Исследование системы программного регулирования скорости вращения рабочего органа шпинделя icon

Исследование системы программного регулирования скорости вращения рабочего органа шпинделя



НазваниеИсследование системы программного регулирования скорости вращения рабочего органа шпинделя
Дата конвертации23.07.2012
Размер76,29 Kb.
ТипИсследование
Исследование системы программного регулирования скорости вращения рабочего органа шпинделя


ИНСТИТУТ ИНТЕГРАЦИИ МЕЖДУНАРОДНЫХ ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫХ ПРОГРАММ КГНУ Кыргызско-Американский Факультет Компьютерных Технологий и ИНТЕРНЕТ (КАФ-ИНТЕРНЕТ) Курсовая работа По курсу: « Основы теории управления » Тема: « Исследование системы програмного регулирования скорости вращения рабочего органа шпинделя »Выполнил:студент гр. КИС-3-97 Краснов И.С.Проверил: преподавательАлишеров С. А. Бишкек – 1999 СОДЕРЖАНИЕ:ВВЕДЕНИЕ 2Исходные данные 31.Структурная схема системы. 52. Определение коэффициента усиления электронного усилителя по заданнойточности. 73. Определение устойчивости системы методом Михайлова А.Б. 94. Коррекция системы. 10 4.1. Построение ЛАЧХ корректирующего устройства 10 4.1.1. ЛАЧХ разомкнутой нескоректированной системы Lнс (w). 10 4.1.2. ЛАЧХ желаемой системы Lж(w). 11 4.1.3. ЛАЧХ корректирующего устройства Lк(w). 12 4.2. Техническая реализация корректирующего устройства. 13 I-Звено: 13 II-Звено: 14 III-Звено: 14 IV-Операционный усилитель: 15 4.3. Проверка правильности выбора корректирующих звеньев. 165. Построение переходного процесса и определение прямых показателейкачества. 17ЗАКЛЮЧЕНИЕ 18СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 19 ВВЕДЕНИЕ Курс теории автоматического управления ставит своей целью ознакомить собщими принципами построения систем автоматического управления, спроцессами в этих системах и методами их исследования. Принципы построениясистем автоматического управления связаны с общими законами управления,значение которых выходит далеко за пределы технических задач. Теория автоматического управления сформировалась в самостоятельнуюнауку, в первую очередь на основе изучения процессов управлениятехническими устройствами. Изучение принципов построения и исследованиясистем автоматического управления в курсе ОТУ проводится на основерассмотрения управления различными техническими устройствами, и первоепонятие, которое конкретизирует довольно широкое поле деятельности этогокурса является автоматическое регулирование. Под автоматическимрегулированием понимают поддержание на определенном уровне или изменение позакону некоторых переменных характеристик (регулируемых величин) в машинахи агрегатах без участия человека с помощью различного рода техническихсредств. Рассматриваемые принципы управления имеют более широкий общий смысл имогут быть применены при изучении процессов управления в совершенно иныхсистемах, например, в биологических, экономических, социальных и др. Исходные данные Задана система програмного регулирования скорости вращения рабочегооргана шпинделя. Рис. 1На рис.1 использованы следующие обозначения: V ОВ ЭМУ – обмотка возбуждения ЭМУ. V ЭМУ - электромагнитный усилитель. V Д - двигатель постоянного тока V ОВД – обмотка возбуждения двигателя. V Р – редуктор. V ТГ – тахогенератор. V У – электронный усилитель. V E - ошибка рассогласования. V V - скорость изменения напряжения. V М – момент инерции шпинделя. Система регулирования работает следующим образом: с электронногоусилителя У усиленный сигнал рассогласования Е поступает на обмоткувозбуждения ЭМУ (ОВ ЭМУ), ток, проходящий через ОВ ЭМУ меняется, изменяятем самым величину магнитного потока, действующего на роторэлектромагнитного усилителя (ЭМУ) - увеличивая или уменьшая скорость еговращения, и в зависимости от этих изменений меняется скорость инаправление вращения двигателя (Д). Двигатель (Д), редуктор (Р),тахогенератор (ТГ) и шпиндель находятся в жесткой механической связи,поэтому изменения в скорости и в направлении вращения двигателя вызываютсоответствующие изменения в скорости и в направлении вращения рабочегооргана шпинделя, а также в работе тахогенератора (ТГ), который передвигаетползунок реостата в сторону изменения ошибки несогласования E.Требуется:1. Составить структурную схему и вывести уравнения, которыми описываются отдельные элементы и вся система регулирования в целом. Определить коэффициент усиления усилителя из заданной точности.2. Определить устойчивость и качество переходных процессов в системе с помощью частотных методов.3. Скорректировать систему.4. Построить переходный процесс в системе и оценить его качество.Дано:|Тэ1 |Тэ2 |Тд |Кэму |Кд |Кред |Ктг |E,% |V ||0,1 |0, 7 |2,5 |4 |3 |2 |0,1 |0,4 |0,5 | 1.Структурная схема системы. На основании принципиальной схемы (рис. 1) составим структурную схему(рис. 2) и рассмотрим все ее элементы для получения передаточной функциивсей системы. Рис. 21.1 Усилитель. [pic] (1) где Ky – коэффицент усиления электронного усилителя.1.2 ЭМУ [pic] (2) где Кэму- коэффицент передачи ЭМУ; Тэ1,Тэ2 - постоянная времени ЭМУ.1.3 Двигатель [pic] (3) где Кдв- коэффицент передачи двигателя постоянного тока. Тдв - постоянная времени двигателя1.4 Редуктор [pic] (4) где Кред - коэффициент передачи редуктора1.5 Тахогенератор [pic] (5) где Ктг - коэффициент передачи тахогенератора Пользуясь (рис. 2) и формулами (1-5) составим передаточную функциюразомкнутой системы[pic] (6) Подставив исходные значения, получим[pic] (7) 2. Определение коэффициента усиления электронного усилителя по заданной точности. Установившаяся ошибка замкнутой САУ складывается из двух составляющих:[pic] (8) где [pic]-ошибка от задающего воздействия,[pic]-ошибка от возмущения f(t). Передаточная функция замкнутой системы по ошибке будет иметь вид:[pic]пусть f(t)[pic]0, тогда[pic] (9) Для любого воздействия ошибку можно найти с помощью коэффициентовошибок, когда[pic] (10) Из 9 и 10 получаем:[pic] (11)С1,С2,С3,…-коэффициенты ошибок, которые можно найти по следующимвыражениям:[pic][pic] Так как мы имеем статическую систему, то[pic] (12) По условию [pic], тогда[pic] Подставим полученное значение в (7):[pic] Тогда передаточная функция замкнутой системы будет:[pic] (13) 3. Определение устойчивости системы методом Михайлова А.Б. Характеристическое уравнение системы имеет вид:[pic]где [pic][pic] (14) Заменив в (14) комплексную переменную р мнимой переменной jw, получимфункцию мнимого переменного jw, в котором w может принимать любое значениеот + [pic] до - [pic]: [pic][pic] (15) Так как [pic],а [pic], то четные степени jw вещественны, а нечетныелинейны[pic] Разделив вещественную часть от мнимой получим:[pic],где[pic] -вещественная часть функции А(jw)[pic] -мнимая часть функции А(jw) Критерий Михайлова можно сформулировать в виде условия перемежаемостикорней, т.е. если W0,W2,W4 - упорядоченные корни мнимой составляющей А(jw),а W1 и W2 - упорядоченные корни вещественной составляющей А(jw), то дляустойчивости системы необходимо и достаточно выполнения неравенства:[pic] (16) Корни [pic]W0=-4.342;W2=0;W4=4.342. Корни [pic]W1=-10.989;W3=10.989. Подставив [pic] в (16):[pic] Видим, что неравенство не верно, значит условные устойчивости невыполняется. Отсюда следует, что система неустойчива и нуждается вкоррекции. 4. Коррекция системы. Выбираем последовательную коррекцию. Коррекция системы состоит изнескольких этапов:1. Построение ЛАЧХ корректирующего устройства.2. Техническая реализация корректирующего устройства3. Проверка правильности выбора корректирующих звеньев. 4.1. Построение ЛАЧХ корректирующего устройства Чтобы построить ЛАЧХ корректирующего устройства необходимо: 1. Построить ЛАЧХ разомкнутой нескоректированной системы Lнс (w). 2. Построить ЛАЧХ желаемой системы Lж(w). 3. Путем графического вычитания Lж-Lнс получить ЛАЧХ корректирующего устройства Lк(w). 4.1.1. ЛАЧХ разомкнутой нескоректированной системы Lнс (w). ЛАЧХ разомкнутой нескоректированной системы будет иметь вид: Lнс(w)=20 lg /[pic]/ Для построения Lнс найдем опорные частоты: [pic] [pic] [pic] 20lgK = 20lg249=48 дб 4.1.2. ЛАЧХ желаемой системы Lж(w). ЛАЧХ желаемой системы построим по методу Солодовникова. Пусть величина перерегулирования переходного процесса равна G=25%, а время регулирования системы должно быть меньше постоянной времени двигателя, чтобы он успевал обрабатывать управляющее воздействие, т.е. [pic] По номограммам Солодовникова (рис.3) определим tp, запас по фазе [pic] и запас по амплитуде Lзап : [pic] [pic] [pic] [pic] Частота среза ЛАЧХ находится из условия: [pic] ЛАЧХ желаемой системы разбивается на три участка: V Низкочастотный участок строиться с наклоном –20Vдбек, где V – порядок астатизма системы. Т.к. в данной системе V=0, то наклон будет – 0 дбек. V Среднечастотный участок строится с наклоном – 20дбек до пересечения с линиями [pic] с некоторым запасом. V Высокочастотный участок строится из расчета наименьшей разницы с Lнс (w) Построение ЛАЧХ желаемой системы начинают со среднечастотного участка. Построение ЛАЧХ показано на рис 4. По ЛАЧХ Lж(w) можно найти передаточную функцию желаемой системы: [pic] [pic] [pic] [pic] 4.1.3. ЛАЧХ корректирующего устройства Lк(w). Из формул передаточная функция корректирующего устройства будет иметь вид: [pic] где [pic] Для проверки запасов по фазе и амплитуде необходимо построить ЛФЧХ желаемой системы (рис.4). [pic]|[pic] |[pic] ||1.1 |-24.8 ||2.5 |-47.3 ||10 |-85.1 ||130 |-181.1 | При частоте, на которой [pic] пересекает [pic]запас по амплитудесистемы равен Lзап =16.5 дб, т.е. запас поамплитуде соблюдается по сравнению с заданным (16 дб). Запас по фазе находится как расстояние между точками [pic] и[pic] на частоте среза Wс=20. Получено значение [pic], т.е. запас по фазетакже соблюдается по сравнению с заданным ( [pic]). 4.2. Техническая реализация корректирующего устройства. Следующим этапом коррекции системы является реализация корректирующего устройства, которое представляет собой набор четырех-полюсников. Представим передаточную функцию корректирующего устройства в виденабора звеньев:I-Звено: Выберем RC-цепочку, представленную на рис. 5 своей принципиальной схемой и логарифмической амплитудно-частотной характеристикой. Рис.5II-Звено: Выберем RC-цепочку, представленную на рис. 6 своей принципиальной схемой и логарифмической амплитудно-частотной характеристикой. Рис. 6III-Звено: Выберем RC-цепочку, представленную на рис. 7 своей принципиальной схемой и логарифмической амплитудно-частотной характеристикой. Рис. 7 Т.о. коэффициент усиления корректирующего звена будет: [pic] необходимо ввести операционный усилитель, чтобы получить Кк=0,014.IV-Операционный усилитель: Принципиальная схема операционного усилителя и его краткая форма представления показана на рис. 8. Определим его параметры: Рис. 8 После чего схема корректирующего устройства будет иметь вид: Рис. 9 4.3. Проверка правильности выбора корректирующих звеньев. Проверка правильности выбора корректирующих звеньев состоит из трёх этапов: V Построить ЛАЧХи всех корректирующих звеньев. V Построить результирующую ЛАЧХ Lрез(w). V Сравнить Lрез с ЛАЧХ корректирующего устройства Lк(w). [pic] Из рис.10 можно сделать вывод, что корректирующие звенья выбраныправильно. 5. Построение переходного процесса и определение прямых показателей качества. Перехолным процессом называется реакция системы на подачу ко входуединичного скачка 1(t): Построим переходный процесс с помощью компьютерной программы иопределим прямые показатели качества (рис. 11). К прямым показателям качества относятся:1. Время регулирования: при [pic] Определяется точкой последнего попадания графика h(t) в пятипроцентнуюзону G=0,05. Задано tp=0,4, а получено по графику (рис. 11)tp=0,35.2. Относительное перерегулирование [pic] Определяется величиной выброса hmax относительно Lуст. Задано G=25%, а получено G=0%.3. Максимальное перегулирование : Lmax=14. Время наступления Lmax : tmax=0.2 ЗАКЛЮЧЕНИЕ Мной рассмотрена система программного регулирования рабочим органом шпинделя. Я построил и описал систему, отвечающую всем качественным требованиям варианта № 7.Были получены определенные значения и показатели, характеризующие данную систему. В частности: o для заданной точности был найден коэффициент усиления всей системы. o по структурной схеме была получена передаточная функция разомкнутой системы [pic], а по последней - передаточная функция замкнутой системы Ф(Р). o система была проверена на устойчивость частотным методом Михайлова, и в последствии для неё было выбрано последовательное корректирующее устройство o для системы был построен переходной процесс, по которому я определил прямые показатели качества системы. Работа содержит достаточно информативные графики и рисунки, которые совместно с текстовым пояснением и формулами помогают легко разобраться в сути данного исследования. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Методические указания по курсовой работе. 2. Воронов А.А. “Основа и теория автоматического управления” Часть 1, Москва 1965г. 3. Теория автоматического управления под редакцией А.В. Петушила, Часть 1, Москва 1968г.-----------------------[pic] EMBED Equation.3 [pic]L, дб [pic] [pic][pic]1/T3 1/T4w20lg kR3R4 Ку[pic]UR1[pic]20дб/декL, дбw1/T5 1/T6C[pic][pic]20дб/дек[pic]L, дб20lg k20lg kR5R6Cw1/T1 1/T220дб/дек КГНУУ ИНСТИТУТ ИНТЕГРАЦИИ МЕЖДУНАРОДНЫХ ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫХ ПРОГРАММR2C[pic]R7R8 ОУR3R4CR1R2CR5R6C




Нажми чтобы узнать.

Похожие:

Исследование системы программного регулирования скорости вращения рабочего органа шпинделя iconСельскохозяйственные машины
Изменяется пропорционально квадрату частоты вращения рабочего колеса. Q/n=const – расход воздуха,пропорциона
Исследование системы программного регулирования скорости вращения рабочего органа шпинделя iconМеханика твердого тела § 16. Момент инерции
При изучении вращения твердого тела пользуются понятием момента инерции. Моментом инерции системы (тела) отно­сительно оси вращения...
Исследование системы программного регулирования скорости вращения рабочего органа шпинделя iconМеханика твердого тела § 16. Момент инерции
При изучении вращения твердого тела пользуются понятием момента инерции. Моментом инерции системы (тела) отно­сительно оси вращения...
Исследование системы программного регулирования скорости вращения рабочего органа шпинделя iconИзучение компьютерной модели системы регулирования уровня воды и исследование ее работы
Методические указания к выполнению лабораторной работы № «Компьютерная система регулирования уровня воды» по дисциплине «Математическое...
Исследование системы программного регулирования скорости вращения рабочего органа шпинделя iconЗадача технолога в подготовке процесса механической обработки заключается в достижении высокой экономической эффективности процесса, которая подразумевает поддержание максимально высокой производительности,
Мировой опыт и перспективы развития инструментальной промышленности показывают, что современный режущий инструмента все более ориентирован...
Исследование системы программного регулирования скорости вращения рабочего органа шпинделя icon1 Установка ксм-4 на заданную норму посадки. Число высаж-х клубней на 1га регулируют сменой зв-к на
Изменяется пропорционально квадрату частоты вращения рабочего колеса. Q/n=const – расход воздуха,пропорциона
Исследование системы программного регулирования скорости вращения рабочего органа шпинделя iconРасчётно-графическая работа №3 на тему: «Сложное движение точки»
Уравнение вращения диска задано в таблице. Положительным направлением вращения считается направление против хода часовой стрелки,...
Исследование системы программного регулирования скорости вращения рабочего органа шпинделя iconГосударственный университет
Мэор, их роль в международных экономических отношениях, методы взаимодействия государств и характеристика системы международного...
Исследование системы программного регулирования скорости вращения рабочего органа шпинделя iconТесты по физике имояк подготовительное отделение
При увеличении периода вращения материальной точки по окружности частота вращения
Исследование системы программного регулирования скорости вращения рабочего органа шпинделя iconГосударственное образовательное бюджетное учреждение высшего профессионального образования
Мэор, их роль в международных экономических отношениях, методы взаимодействия государств и характеристика системы международного...
Разместите кнопку на своём сайте:
Документы


База данных защищена авторским правом ©rushkolnik.ru 2000-2015
При копировании материала обязательно указание активной ссылки открытой для индексации.
обратиться к администрации
Документы