1. АНАЛИЗ ЗАДАННОЙ СТРУКТУРНОЙ СХЕМЫ, ЕЁ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ДЛЯ РАСЧЕТОВ

Обобщенная структурная схема системы автоматического управления выглядит следующим образом:

Рис. 1.1 - Обобщенная структурная схема системы автоматического управления

Главная задача системы автоматического управления - обеспечить для рабочего механизма требуемые движения через скорость , перемещения L и движущие силы от момента двигателя М с заданной точностью и быстродействием. Величины М, , Lявляются выходными и обеспечиваются электродвигателем, представленным двумя звеньями с передаточными функциями:

(1.1)

(1.2)

где p - оператор Лапласа; KД1 - добротность механической характеристики двигателя:

(1.3)

KД2 - добротность механической характеристики:

(1.4)

TM - электромеханическая постоянная времени:

(1.5)

С - машинная постоянная, равная:

(1.6)

где UН - номинальное напряжение якоря (В); IН - номинальный ток якоря (А); RД - активное сопротивление на входе якоря двигателя (Ом); J - момент инерции системы, приведенный к валу двигателя (кгм2); Н - снижение скорости двигателя при номинальном моменте нагрузки МН относительно скорости холостого хода 0 (без нагрузки):

(1.7)

В международной системе единиц СИ скорость измеряется радианами в секунду. Если задана скорость в оборотах в минуту, то:

(1.8)

Скорость холостого хода для двигателей постоянного тока определяется по формуле:

(1.9)

Зная параметр С (по формуле 1.6), можно определить номинальный момент двигателя:

(1.10)

и электромеханическую постоянную времени TM.

(1.11)

В соответствии с заданным вариантом (725) запишем исходные данные в таблицы 1.1 - 1.3:

Таблица 1.1 - Вариант структурной схемы

Таблица 1.2 - Вариант параметров структурной схемы

Таблица 1.3 - Вариант параметров двигателя

Тогда структурная схема системы автоматического управления будет выглядеть следующим образом:

Рис. 1.2 - Структурная система автоматического управления

Скоростью, крутящим моментом и током двигателя, перемещением рабочего механизма управляет преобразователь электрической энергии - элемент П. Его передаточная функция описывается апериодическим звеном первого порядка:

(1.12)

где КП - коэффициент усиления по напряжению; ТП - постоянная времени, определяющая инерционность преобразователя.

Обратные связи часто содержат фильтры, в этом случае их передаточные функции записываются как инерционные апериодические:

(1.13)

(1.14)

где ТОМ, ТОС - постоянные времени фильтров обратных связей по моменту и по скорости соответственно; КОМ, КОС - коэффициенты обратных связей по моменту и скорости, определяемые по формулам:

(1.15)

(1.16)

Рабочий механизм МР имеет передаточную функцию интегрирующего типа:

(1.17)

где i - передаточное число механизма, показывающее во сколько раз его скорость меньше скорости двигателя.

Коэффициент полной компенсации момента:

(1.18)

Следует учитывать, что типы регуляторов РС, РМ, а, следовательно, их передаточные функции остаются неизвестными до результатов синтеза. Поэтому на этапе анализа передаточные функции фильтров Ф1, Ф2 и регуляторов РС, РМ можно принять равными единице. Вследствие этого структурная схема примет вид:

Рис. 1.3 - Структурная схема системы автоматического управления

Все полученные данные сведем в таблицу 1.4

Таблица 1.4