Анализ и синтез автоматизированной электромеханической системы MATHCAD

контрольная работа

3.1 контур регулирования момента

3.2 контур регулирования скорости

Заключение

Список литературы

Приложение

Введение

Теория автоматического управления является в настоящее время одной из важнейших технических наук общего применения. Она даёт основную теоретическую базу для исследования и проектирования любых автоматических и автоматизированных систем во всех областях техники и народного хозяйства. В данном курсовом проекте проведён анализ и синтез автоматизированной электромеханической системы. Для практических расчётов была использована система MATHCAD

1.Анализ технического задания

В данном курсовом проекте рассматривается система, приведенная на рис 1.

Структурная схема ЭМС.

Рис 1.

Передаточные функции Wд1 и Wд2 отражают процессы в электрической и механической части электродвигателя постоянного тока с независимым возбуждением. Которые охвачены единичной отрицательной обратной связью (ООС). На вход поступает напряжение якорной цепи Uя, на выходе электрической части производиться крутящий момент М, а на выходе механической части - скорость вращения двигателя . Скоростью вращения электродвигателя и его крутящим моментом управляет преобразователь параметров электрической энергии, он описан передаточной функцией Wп. Передаточные функции описывают Wом, Wос характеризуют обратные связи по моменту и скорости соответственно.

Uз - задающее напряжение для контура регулирования скорости

Uом, Uос - напряжение обратных связей по моменту и скорости

М - крутящий момент двигателя

Мс - статический момент на валу двигателя.

2. Анализ

2.1 контур регулирования скорости

Для начала анализа необходимо рассчитать некоторые основные параметры характеризующие систему. Расчёт этих параметров приведен в приложении.

Внешний контур подлежащий анализу представлен на рисунке 2, представляет собой контур с отрицательной обратной связью по скорости.

Рис 2.

Структурная схему Приведенную на рисунке 2 необходимо преобразовать: надо разомкнуть обратную связь контура регулирования момента, единичную обратную связь перенести влево через одно звено и две обратные связи, обратную связь по скорости и полученную в результате переноса, свести в одно эквивалентное звено. В результате получим структуру приведенную на рисунке 3.

Рис 3.

Здесь

Теперь можно записать характеристический полином (см. приложение) и определить устойчивость системы по критерию устойчивости Гурвица. Определитель Гурвица больше нуля следовательно система устойчива.

Записываем передаточные функции каждого звена, а по ним передаточную функцию разомкнутой цепи, затем строим ЛАЧХ и ЛФЧХ (см. приложение ) , из графиков определяем запас устойчивости по фазе, запас устойчивости по амплитуде, частоту среза и частоту переворота фаз (см. приложение ).

Частота среза: wср=7.37

Запас устойчивости по фазе: dF=0.8

Из графика ЛФЧХ видно, что частота переворота фазы равна бесконечности, а также из графика ЛАЧХ видно, что запас устойчивости по амплитуде тоже равен бесконечности.

Для расчёта граничного коэффициента преобразуем характеристический полином к виду:

и из условия равенства нулю определителя Гурвица (2=0) найдём Kгp (k12, см. приложение).

Kгр=12,62

Для расчета переходных характеристик понадобятся передаточные функции замкнутой цепи по задающему воздействию и замкнутой по возмущающему. Они приведены в приложении. По этим функциям построим переходные характеристики (см. приложение). По графикам переходных процессов определим время переходного процесса (см приложение).

Время переходного процесса: tпп=0.68

Перерегулирование: =19.7%

Делись добром ;)