Расчет следящей системы постоянного тока

Анализ автоматической следящей системы, синтез корректирующего устройства и встречного корректирующего звена. Следящее устройство автоматического управления для воспроизведения параметра регулирования, изменяющегося по заранее неизвестному закону.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

Курсовая работа

Теория автоматического управления»

на тему:

«Расчет следящей системы постоянного тока»

Введение

В данной курсовой работе осуществляется анализ следящей системы и синтез корректирующего устройства и параллельно встречного корректирующего звена.

Следящая система является устройством автоматического управления, предназначенным для воспроизведения параметра регулирования, изменяющегося по заранее неизвестному закону. Воспроизведение параметра регулирования может осуществляться различными способами с разной степенью точности.

Следящая система автоматически воспроизводит заданное перемещение или заданный параметр, как правило, без механической связи между задающим и исполнительным элементами.

Следящая система является замкнутой системой автоматического управления.

Следящая система строится на принципе усиления управляющего сигнала по мощности, что связывает её с усилителем ОС и системами автоматического регулирования.

Основным требованием, предъявляемым к следящим системам, является минимум погрешности E(t), определяемой как разность между заранее неизвестным законом x(t) и управляемой величиной y(t). Обычно следящая система представляет собой замкнутую систему управления по отклонению.

следящий ток автоматический постоянный

1. Техническое задание

1.1 Функциональная схема следящей системы

Функциональная схема следящей системы постоянного тока представлена на рисунке 1.1.

Рисунок 1.1. Схема функциональная следящей системы постоянного тока

На рисунке 1.1 изображены:

Изм.У - измерительное устройство (сельсинная пара, работающая в трансформаторном режиме);

ПР - преобразователь рассогласования e(t) в U_изм. (t) на выходе;

ФД - фазочувствительный детектор;

У - усилитель по мощности и напряжению;

ЭМУ - электромашинный усилитель;

ИД - исполнительный двигатель постоянного тока;

Ред. - редуктор;

ОУ - объект управления;

М_н - момент сопротивления нагрузки (ОУ);

I_Н - момент инерции нагрузки (ОУ);

x(t), y(t), е (t) - соответственно задающее воздействие (сигнал); управляемый сигнал (выходной сигнал); - величина рассогласования (ошибки) следящей системы;

U_изм(t) - напряжение на выходе измерительного устройства;

U_фд(t) - выходное напряжение фазового детектора;

U_y(t) - выходное напряжение усилителя;

в_дв (t) - угол поворота якоря исполнительного двигателя.

1.2 Исходные данные для проектирования

Таблица 1.1. Исходные данные

Мн, нм	Jh, нмс2	Kизм, в/рад	екин, рад	,1/с	amax, 1/с2	у, %	tpeг, сек
180	160	29	0,009	1,35	1,2	35	1,4

2. Выбор элементов основного контура

2.1 Выбор исполнительного двигателя

Выбор осуществляется по величине требуемой мощности управляемого объекта. При длительной нагрузке требуемая мощность определяется по формуле:

(2.1)

где () - коэффициент, учитывающий мощность, затраченную двигателем на себя (принимаем его равным 2);

М_н - момент сопротивления нагрузки, Н*м;

J_н - момент инерции нагрузки, Н-м-с²/рад;

а_н - максимальная угловая частота вращения нагрузки, рад/с;

(2.2)

По полученному значению мощности выбираем двигатель постоянного тока МИ - 41.

Таблица 2.1. Технические данные двигателя МИ-41

Uном, В	щ, об/мин	Р ном, КВт	IЯ ном, А	з, %	rя, Ом	Мном, Н·м	Мс, Н·м	GD2
220	1000	1,6	6,3	75	0,57	10,505	0,16	0,26

2.2 Выбор передаточного числа редуктора

Исходя из обеспечения угловой частоты вращения щ _н:

 (2.3)

(2.4)

(2.5)

Исходя из обеспечения оптимального передаточного числа редуктора

, (2.6)

где з - КПД редуктора возьмем равным 0,85;

(2.7)

(2.8)

(2.9)

Если i_щ >i_опт то для дальнейших расчетов в соответствии с конструкторским рядом выбираем передаточное число редуктора, равное i=79. Проверка правильности выбора двигателя по моменту.

Для проверки правильности выбора двигателя по моменту рассчитаем требуемый момент двигателя по формуле:

(2.10)

(2.11)

(2.12)

Вычислим коэффициент перегрузки по моменту:

(2.13)

(2.14)

Так как л=1,16<3, двигатель выбран правильно.

2.3 Выбор электромашинного усилителя

При выборе усилителя мощности следует соблюдать следующие условия:

1) Номинальная мощность усилителя должна удовлетворять неравенству:

(2.15)

(2.16)

Исходя из полученных данных, выберем ЭМУ-25А. Его характеристики представлены в таблице

Таблица 2.2

Uвых, В	Pвых, КВт	Iвых, А	nу	Ру, Вт	Ly/Wy2(·10-6) Гн/вит2	Ткз, с	rя, Ом	rок, Ом	rдп, Ом	Rk.3
230	2,5	6,3	2.4	0,6	9,7	0,06	0,57	0,11	0,51	3,55

Параметры обмоток управления ЭМУ:

W_y=3400 витков; г_у=985 Ом; I_Уном=22 мА; n=3000 об/мин

2.4 Выбор фазового детектора

Фазочувствительный детектор осуществляет преобразование переменного напряжения измерительного устройства в постоянное, полярность которого изменяется с изменением фазы переменного напряжения. Фазовый детектор может быть выполнен на пассивных элементах - диодах, и на активных - транзисторах и операционных усилителях. В нашем случае выберем фазовый детектор на активных элементах. Коэффициент усиления такого детектора (К_фд) может быть от 0,6 до 10. Его величину выберем равной 3, т.е. К_фд=3.

3. Анализ динамики некорректированной следящей системы

...