Система підпорядкованого регулювання швидкості ТП-ДПС

Структурна схема системи підпорядкованого регулювання швидкості ТП-ДПС. Синтез регуляторів струму та швидкості при налаштуванні контурів СПР на модульний оптимум. Визначення періоду квантування дискретної системи. Програмна реалізація регулятору.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

1

Пояснювальна записка до курсової роботи

Система підпорядкованого регулювання швидкості ТП-ДПС

з дисципліни: Дискретні системи керування та автоматизації

Дана структурна схема системи підпорядкованого регулювання швидкості ТП-ДПС (рисунок 1), що складається з ланок регуляторів швидкості РШ і струму РС, тиристорного перетворювача ТП, двигуна постійного струму ДПС та датчиків струму ДС і швидкості ДШ.

Рисунок 1 - Структурна схема система підпорядкованого регулювання швидкості ТП-ДПС

Вихідні дані система підпорядкованого регулювання швидкості ТП-ДПС відповідно до варіанту зображені у таблиці 1.

Таблиця 1 - Вихідні дані система підпорядкованого регулювання швидкості ТП-ДПС

kТП	TТП, с	RЯ, Ом	TЯ, с	C	kШ	kС	TМ, с
39	0,048	1,67	0,024	0,67	0,017	0,31	0,37

Необхідно:

? у відповідності зі заданими параметрами структурної схеми синтезувати регулятори швидкості та струму, що забезпечують налаштування обох контурів регулювання на модульний оптимум;

? виконати аналіз неперервної моделі системи підпорядкованого регулювання швидкості ТП-ДПС, налаштованої на модульний оптимум;

? розробити структурну схему цифрової системи підпорядкованого регулювання швидкості ТП-ДПС відповідно до заданої структурної схеми, регулятор зовнішнього контуру якої є цифровим (регулятор швидкості)*;

? визначити максимально допустимий період квантування дискретної системи підпорядкованого регулювання швидкості ТП-ДПС використовуючи критерій Джурі;

? виконати аналіз дискретної системи підпорядкованого регулювання швидкості ТП-ДПС, передатна функція регулятора струму якої реалізована в аналоговому вигляді (відповідно до першого пункту), а передаточна функція регулятора швидкості - в цифровому вигляді (за аналоговим прототипом регулятора, що налаштований на модульний оптимум);

? синтезувати дискретну систему підпорядкованого регулювання швидкості ТП-ДПС із регулятором швидкості, яка забезпечує кінцеву тривалість перехідного процесу, вибравши у якості незмінної частини системи внутрішній аналоговий контур моменту;

? виконати аналіз дискретної системи підпорядкованого регулювання швидкості ТП-ДПС із перехідним процесом кінцевої тривалості;

? програмно реалізувати регулятор швидкості, який забезпечує кінцеву тривалість перехідного процесу.

* Примітка: у якості цифро-аналогового перетворювача обрати екстраполятор нульового порядку з коефіцієнтом підсилення, що дорівнює одиниці.

Реферат

Пояснювальна записка до курсової роботи з дисципліни «Дискретні системи керування та автоматизації» на тему «Система підпорядкованого регулювання швидкості ТП-ДПС» містить 43 сторінки роздрукованого тексту, 23 рисунків і 2 таблиці.

Метою даної курсової роботи є засвоєння одержаних теоретичних знань та одержання практичних навичок по дослідженню аналогових і дискретних систем керування, синтез аналогових і цифрових регуляторів для досягнення бажаних властивостей системи, розробити дискретну систему регулювання швидкості для електроприводу ТП-ДПС.

Об'єктом курсової роботи є розробка цифрової системи підпорядкованого регулювання швидкості ТП-ДПС.

У проекті приводиться синтез регуляторів швидкості та струму при їх налаштуванні на модульний оптимум, виконано аналіз неперервної моделі системи підпорядкованого регулювання швидкості, розроблено структурну схему цифрової системи підпорядкованого регулювання швидкості, виконано її аналіз та синтезовано систему, що забезпечує кінцеву тривалість перехідного процесу. Також приведена програмна реалізація регулятору швидкості, що забезпечує кінцеву тривалість перехідного процесу.

Вступ

Система автоматичного керування називається цифровою або дискретною, якщо до її складу входить, хоча б одна ланка з дискретною дією. Дискретна ланка - це ланка, вихідна величина якої змінюється дискретно навіть при плавній зміні вхідного сигналу. Таким чином, дискретний елемент виконує перетворення безперервного (аналогового) сигналу в дискретний. Операція перетворення називається квантування.

Донедавна аналогові системи керування займали лідируюче місце в системах керування електроприводами, технологічними процесами тощо. Але з появою високошвидкісних потужних мікропроцесорів і властивостей дискретної системи (можливість зміни алгоритму керування без апаратного втручання, реалізації більш якісного керування, самодіагностики, попередження відмов та наявність великої кількості захистів і блокувань) дозволили на порядок перевищити параметри аналогових систем. Усі ці переваги привели до застосовування цифрових систем у якості основних.

Сучасні мікропроцесори мають таку обчислювальну потужність, що на одному кристалі такого процесора можна виготовити векторну систему керування асинхронним двигуном (АД), яка набагато краще стандартної аналогової системи за якістю регулювання та надійністю. Вартість мікропроцесорних системи невелика, що також в значній мірі сприяло розвитку цифрових систем керування. Зменшення кількості елементів на платі сприяє підвищенню надійності мікропроцесорних обчислювальних модулів.

1. Синтез регуляторів струму та швидкості, при налаштуванні контурів СПР на модульний оптимум

Структурна схема системи підпорядкованого регулювання (СПР) швидкості приведена на (рисунку 1.1).

Рисунок 1.1 - Система підпорядкованого регулювання швидкості ТП - ДПС

Передаточна функція (ПФ) розімкнутої системи об'єкту контуру струму:

Визначаємо частину контуру струму, що буде компенсовано регулятором РС:

Знаходимо передаточну функцію регулятору струму при налаштуванні контуру струму на модульний оптимум:



Передаточна функція розімкнутого контуру струму:

Передаточна функція замкнутого контуру струму:

Так як постійна часу тиристорного перетворювача мала, то її квадратом можна знехтувати

тоді передаточна функція замкнутого контуру струму:

Передаточна функція розімкнутої системи об'єкту контуру швидкості:

Регулятор буде компенсувати частину об'єкту:

ПФ оптимізованого замкненого контуру швидкості:

ПФ регулятору швидкості:

Таким чином при налаштуванні системи на модульний оптимум ми отримали ПІ-регулятор струму та П-регулятор швидкості.

2. Аналіз неперервної моделі спр, що налаштована на модульний оптимум. розробка структурної схеми дискретної СПР

2.1 Визначення передаточної функції СПР

ПФ замкненого контуру струму:

Запишемо ПФ розімкненої системи налаштованої на модульний оптимум:

ПФ замкненої системи СПР:

2.2 Перевірка стійкості СПР за коренями характеристичного поліному в площині «р»

Для перевірки стійкості СПР за коренями характеристичного поліному в площині «р» використаємо середовище MathCAD

Знайдемо корені характеристичного поліному:

Так як корені характеристичного поліному мають від'ємну дійсну частину то система стійка. Так як дійсна частин дорівнює уявній це свідчить про налаштування системи на модульний оптимум.

2.3 Знаходження рівняння перехідного процесу та показників якості при реакції СПР на одиничну ступінчату дію

Визначимо характер перехідного процесу та показники якості використовуючи середовище MathCAD:

Змоделюємо одиничну ступінчату дію:

Використаємо зворотне перетворення Лапласа:

Побудуємо графік перехідного процесу СПР при реакції на одиничну ступінчату дію (рисунок 2.2).

Рисунок 2.2 - Графік перехідного процесу СПР при реакції на одиничну ступінчату дію

Визначимо показники якості. Розрахуємо коливальність:

Розрахуємо період коливань:

Розрахуємо перерегулювання:

Розрахуємо коефіцієнт демпфування:

Визначимо характер перехідного процесу та показники якості використовуючи середовище MATLAB Simulink. Складемо структурну схему замкненої системи налаштованої на модульний оптимум з врахуванням припущення .

Структурна схема пр...