Исследование системы стабилизаций частоты вращения двигателя без корректирующей цепи

Курсовая работа

По дисциплине: Теория автоматического управления

На тему: ____________________________________________________

__________________________________________________________________

 

РУКОВОДИТЕЛЬ:

____________________________

(ученая степень, должность)

__________Гоненко Т.В._______

(Ф.И.О.)

 

СТУДЕНТ:

очная Эму-31____________

(форма обучения, гр., шифр)

_______Ильин И.В._______

(Ф.И.О.)

 

________________________

(Рег. №)

________________________

(дата)

________________________

(подпись лаборанта)

 

Омск 2012 г.

 

Введение

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

180404.ТАУ.КР.11.12.04.ПЗ

Теория автоматического управления (ТАУ) — научная дисциплина, изучающая процессы автоматического управления объектами разной физической природы. При этом при помощи математических средств выявляются свойства систем автоматического управления и разрабатываются рекомендации по их проектированию.

Развитие теории управления началось в период промышленной революции. Сначала это направление в науке разрабатывалось механиками для решения задач регулирования, то есть поддержания заданного значения частоты вращения, температуры, давления в технических устройствах (например, в паровых машинах). Отсюда происходит название «теория автоматического регулирования».

Основной целью автоматизации является исключение непосредственного участия человека в управлении производственными процессами и другими техническими объектами. В настоящее время автоматизация технологических процессов представляет собой одно из важнейших средств роста эффективности производства, интенсификации развития народного хозяйства. Таким образом, задача изучения дисциплины " Теория автоматического управления" состоит в освоении основных принципов, построения и функционирования автоматических систем управления на базе современных математических методов и технических средств. Для изучения теории автоматического управления должен применяться системный подход, требующий рассмотрения системы в ее целостности, а не просто учета факторов, влияющих на состояние отдельных элементов.

В любой управляемой системе есть два объекта – управляемый и управляющий. Например, при управлении частотой вращения объект управления – это двигатель (электромотор, турбина); в задаче поддержания уровня громкости – динамик.

Самый знаменитый из первых механических регуляторов – центробежный регулятор Уатта, для стабилизации частоты вращения паровой турбины. Регулятор действует на объект управления не прямо, а через исполнительные механизмы (приводы), которые могут усиливать и преобразовывать сигнал управления, например, электрический сигнал может «превращаться» в перемещение клапана, регулирующего расход топлива, или в поворот руля на некоторый угол. Для контроля управления необходимы датчики, снимающие характеристики объекта, которыми необходимо управлять. Качество управления можно улучшить, если получать дополнительную информацию – измерять внутренние свойства объекта.

 

3 QFzTBCu2nIowwYpnnPg4wANRHrjhCo0rxDkQuWVF4wp938oJuSKkPVz7beMK6mKwyWggeILKcMVx uUK54IYrdK6AefsRVyi5CDbvHpsrgoA2W+JCF3YlbexTIqDnQ6bYqETlksNwheGK554kPWBdoXzw c+EKPAkNR8pRDm6Ov4sz63oarvVD+hf/AAAA//8DAFBLAwQUAAYACAAAACEAFUqrhuIAAAAMAQAA DwAAAGRycy9kb3ducmV2LnhtbEyPwWrDMBBE74X+g9hCb40sNzaNYzmE0PYUCk0KJTfF2tgmlmQs xXb+vptTc5thhtm3+WoyLRuw942zEsQsAoa2dLqxlYSf/cfLGzAflNWqdRYlXNHDqnh8yFWm3Wi/ cdiFitGI9ZmSUIfQZZz7skaj/Mx1aCk7ud6oQLavuO7VSOOm5XEUpdyoxtKFWnW4qbE87y5Gwueo xvWreB+259PmetgnX79bgVI+P03rJbCAU/gvww2f0KEgpqO7WO1ZS17EhB4kzJMU2K0gksUc2JFU skhj4EXO758o/gAAAP//AwBQSwECLQAUAAYACAAAACEAtoM4kv4AAADhAQAAEwAAAAAAAAAAAAAA AAAAAAAAW0NvbnRlbnRfVHlwZXNdLnhtbFBLAQItABQABgAIAAAAIQA4/SH/1gAAAJQBAAALAAAA AAAAAAAAAAAAAC8BAABfcmVscy8ucmVsc1BLAQItABQABgAIAAAAIQCaJEHROwYAAOw/AAAOAAAA AAAAAAAAAAAAAC4CAABkcnMvZTJvRG9jLnhtbFBLAQItABQABgAIAAAAIQAVSquG4gAAAAwBAAAP AAAAAAAAAAAAAAAAAJUIAABkcnMvZG93bnJldi54bWxQSwUGAAAAAAQABADzAAAApAkAAAAA ">

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

180404.ТАУ.КР.11.12.04.ПЗ

1 Устройство и описание системы стабилизации

 

Рисунок 1 – Схема системы стабилизаций

 

Угловая скорость ω ДПТ (без автоматического регулятора) изменяется с изменением нагрузки. При увеличении нагрузки ω уменьшается, а при уменьшении нагрузки ω увеличивается. Количественно эти изменения оцениваются так называемым возмущающим воздействием , которое пропорционально моменту сопротивления , прикладываемому к валу двигателя.

, ,

где - передаточный коэффициент ДПТ по возмущающему воздействию.

 

Если по условиям технологии изменение угловой скорости недопустимо, то нужно использовать замкнутую систему управления – систему стабилизации. Стабилизация частоты вращения достигается за счёт того, что при изменении нагрузки автоматически изменяется напряжение , подаваемое на якорь двигателя. При увеличении нагрузки напряжение увеличивается, а при уменьшении – уменьшается.

Заданная система является статической, то есть она имеет статическую ошибку. Это означает, что поставленная задача обеспечения постоянства угловой скорости при различных нагрузках, решается не полностью. В статических САУ при изменении нагрузки угловая скорость тоже изменяется и в установившихся режимах принимает различные значения, зависящие от возмущающего воздействия. Но при наличии автоматического регулятора угловая скорость будет изменяться в значительно меньших пределах, чем без регулятора.

При изменении нагрузки на валу двигателя изменяются его обороты. То есть реальная угловая частота двигателя отличается от заданного значения задатчика. Тахогенератор измеряет реальную угловую частоту двигателя и подаёт электрический сигнал на элемент сравнения.

 

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

180404.ТАУ.КП.11.12.04.ПЗ

Элементом сравнения является электронный усилитель ЭУ, имеющий два входа. Операционный усилитель ОУ вычисляет сигнал ошибки . Сигнал ошибки регулирования поступает на ЭУ, на котором усиливается по мощности. Усиленный сигнал поступает на обмотку возбуждения генератора ОВГ (статорная обмотка).

Генератор приводится в движение трёхфазным электродвигателем, который с постоянной частотой вращает ротор генератора. Генератор выполняет функцию усилителя мощности. С его роторной обмотки сигнал подаётся на роторную обмотку двигателя. Статорная обмотка двигателя запитывается от отдельного источника питания.

Благодаря контуру отрицательной обратной связи формируется сигнал рассогласования (ошибки регулирования), который после трёхкратного усиления изменяет обороты двигателя, компенсируя тем самым отрицательное влияние нагрузки. Ошибка рассогласования стремится к нулю.

 

 

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

180404.ТАУ.КР.11.12.04.ПЗ

 

Курсовая работа

По дисциплине: Теория автоматического управления

На тему: ____________________________________________________

__________________________________________________________________

 

РУКОВОДИТЕЛЬ:

____________________________

(ученая степень, должность)

__________Гоненко Т.В._______

(Ф.И.О.)

 

СТУДЕНТ:

очная Эму-31____________

(форма обучения, гр., шифр)

_______Ильин И.В._______

(Ф.И.О.)

 

________________________

(Рег. №)

________________________

(дата)

________________________

(подпись лаборанта)

 

Омск 2012 г.

 

Введение

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

180404.ТАУ.КР.11.12.04.ПЗ

Теория автоматического управления (ТАУ) — научная дисциплина, изучающая процессы автоматического управления объектами разной физической природы. При этом при помощи математических средств выявляются свойства систем автоматического управления и разрабатываются рекомендации по их проектированию.

Развитие теории управления началось в период промышленной революции. Сначала это направление в науке разрабатывалось механиками для решения задач регулирования, то есть поддержания заданного значения частоты вращения, температуры, давления в технических устройствах (например, в паровых машинах). Отсюда происходит название «теория автоматического регулирования».

Основной целью автоматизации является исключение непосредственного участия человека в управлении производственными процессами и другими техническими объектами. В настоящее время автоматизация технологических процессов представляет собой одно из важнейших средств роста эффективности производства, интенсификации развития народного хозяйства. Таким образом, задача изучения дисциплины " Теория автоматического управления" состоит в освоении основных принципов, построения и функционирования автоматических систем управления на базе современных математических методов и технических средств. Для изучения теории автоматического управления должен применяться системный подход, требующий рассмотрения системы в ее целостности, а не просто учета факторов, влияющих на состояние отдельных элементов.

В любой управляемой системе есть два объекта – управляемый и управляющий. Например, при управлении частотой вращения объект управления – это двигатель (электромотор, турбина); в задаче поддержания уровня громкости – динамик.

Самый знаменитый из первых механических регуляторов – центробежный регулятор Уатта, для стабилизации частоты вращения паровой турбины. Регулятор действует на объект управления не прямо, а через исполнительные механизмы (приводы), которые могут усиливать и преобразовывать сигнал управления, например, электрический сигнал может «превращаться» в перемещение клапана, регулирующего расход топлива, или в поворот руля на некоторый угол. Для контроля управления необходимы датчики, снимающие характеристики объекта, которыми необходимо управлять. Качество управления можно улучшить, если получать дополнительную информацию – измерять внутренние свойства объекта.

 

3 QFzTBCu2nIowwYpnnPg4wANRHrjhCo0rxDkQuWVF4wp938oJuSKkPVz7beMK6mKwyWggeILKcMVx uUK54IYrdK6AefsRVyi5CDbvHpsrgoA2W+JCF3YlbexTIqDnQ6bYqETlksNwheGK554kPWBdoXzw c+EKPAkNR8pRDm6Ov4sz63oarvVD+hf/AAAA//8DAFBLAwQUAAYACAAAACEAFUqrhuIAAAAMAQAA DwAAAGRycy9kb3ducmV2LnhtbEyPwWrDMBBE74X+g9hCb40sNzaNYzmE0PYUCk0KJTfF2tgmlmQs xXb+vptTc5thhtm3+WoyLRuw942zEsQsAoa2dLqxlYSf/cfLGzAflNWqdRYlXNHDqnh8yFWm3Wi/ cdiFitGI9ZmSUIfQZZz7skaj/Mx1aCk7ud6oQLavuO7VSOOm5XEUpdyoxtKFWnW4qbE87y5Gwueo xvWreB+259PmetgnX79bgVI+P03rJbCAU/gvww2f0KEgpqO7WO1ZS17EhB4kzJMU2K0gksUc2JFU skhj4EXO758o/gAAAP//AwBQSwECLQAUAAYACAAAACEAtoM4kv4AAADhAQAAEwAAAAAAAAAAAAAA AAAAAAAAW0NvbnRlbnRfVHlwZXNdLnhtbFBLAQItABQABgAIAAAAIQA4/SH/1gAAAJQBAAALAAAA AAAAAAAAAAAAAC8BAABfcmVscy8ucmVsc1BLAQItABQABgAIAAAAIQCaJEHROwYAAOw/AAAOAAAA AAAAAAAAAAAAAC4CAABkcnMvZTJvRG9jLnhtbFBLAQItABQABgAIAAAAIQAVSquG4gAAAAwBAAAP AAAAAAAAAAAAAAAAAJUIAABkcnMvZG93bnJldi54bWxQSwUGAAAAAAQABADzAAAApAkAAAAA ">

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

180404.ТАУ.КР.11.12.04.ПЗ

1 Устройство и описание системы стабилизации

 

Рисунок 1 – Схема системы стабилизаций

 

Угловая скорость ω ДПТ (без автоматического регулятора) изменяется с изменением нагрузки. При увеличении нагрузки ω уменьшается, а при уменьшении нагрузки ω увеличивается. Количественно эти изменения оцениваются так называемым возмущающим воздействием , которое пропорционально моменту сопротивления , прикладываемому к валу двигателя.

, ,

где - передаточный коэффициент ДПТ по возмущающему воздействию.

 

Если по условиям технологии изменение угловой скорости недопустимо, то нужно использовать замкнутую систему управления – систему стабилизации. Стабилизация частоты вращения достигается за счёт того, что при изменении нагрузки автоматически изменяется напряжение , подаваемое на якорь двигателя. При увеличении нагрузки напряжение увеличивается, а при уменьшении – уменьшается.

Заданная система является статической, то есть она имеет статическую ошибку. Это означает, что поставленная задача обеспечения постоянства угловой скорости при различных нагрузках, решается не полностью. В статических САУ при изменении нагрузки угловая скорость тоже изменяется и в установившихся режимах принимает различные значения, зависящие от возмущающего воздействия. Но при наличии автоматического регулятора угловая скорость будет изменяться в значительно меньших пределах, чем без регулятора.

При изменении нагрузки на валу двигателя изменяются его обороты. То есть реальная угловая частота двигателя отличается от заданного значения задатчика. Тахогенератор измеряет реальную угловую частоту двигателя и подаёт электрический сигнал на элемент сравнения.

 

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

180404.ТАУ.КП.11.12.04.ПЗ

Элементом сравнения является электронный усилитель ЭУ, имеющий два входа. Операционный усилитель ОУ вычисляет сигнал ошибки . Сигнал ошибки регулирования поступает на ЭУ, на котором усиливается по мощности. Усиленный сигнал поступает на обмотку возбуждения генератора ОВГ (статорная обмотка).

Генератор приводится в движение трёхфазным электродвигателем, который с постоянной частотой вращает ротор генератора. Генератор выполняет функцию усилителя мощности. С его роторной обмотки сигнал подаётся на роторную обмотку двигателя. Статорная обмотка двигателя запитывается от отдельного источника питания.

Благодаря контуру отрицательной обратной связи формируется сигнал рассогласования (ошибки регулирования), который после трёхкратного усиления изменяет обороты двигателя, компенсируя тем самым отрицательное влияние нагрузки. Ошибка рассогласования стремится к нулю.

 

 

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

180404.ТАУ.КР.11.12.04.ПЗ

 

Исследование системы стабилизаций частоты вращения двигателя без корректирующей цепи

 

Составляем функциональную схему системы управления (рисунок 2)

Рисунок 2 – функциональная схема системы управления

 

 

Составляем структурную схему замкнутой системы.

Рисунок 3 – Структурная схема замкнутой системы

 

 

Составляем структурную схему разомкнутой системы.

 

Рисунок 4 – Структурная схема разомкнутой системы

 

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

180404.ТАУ.КР.11.12.04.ПЗ

Составляем передаточные функций отдельных звеньев.

 

Т.к. величина R₂ не задана, то передаточную функцию находят через заданную статическую ошибку.

Статическая ошибка меньше возможного воздействия в (1+К_рс ) раз

 

-постоянный момент на валу двигателя.

- коэффициент разомкнутой системы

- коэффициент передачи разомкнутой системы без учета операционного усилителя.

 

Составляем передаточную функцию разомкнутой системы.

Передаточная функция разомкнутой системы представляет собой произведение передаточных функций звеньев прямой ветви на передаточную функцию контура обратной связи.

 

 

12Следующая ⇒

Поделиться:

Популярное:

1. A.32.4. Дисплей системы автоведения
2. A.7.7. Модуль 5: Манометры и световые индикаторы тормозной системы
3. F) Активы, полученные безвозмездно.
4. F) объема производства при отсутствии циклической безработицы
5. H) Фрикционная и структурная безработица
6. I. Выбор электродвигателя и кинематический расчет
7. I. ПОЛОЖЕНИЯ И НОРМЫ ДЕЙСТВУЮЩЕГО ЗАКОНОДАТЕЛЬСТВА, В ОБЛАСТИ ОРГАНИЗАЦИИ ПРОТИВОПОЖАРНОЙ ПРОПАГАНДЫ И ОБУЧЕНИЯ НАСЕЛЕНИЯ МЕРАМ ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ
8. III Исследование функционального развития чувствительности
9. III. Исследование прекардиальной области.
10. III. ОБЪЕКТИВНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ
11. IV. Проверка знаний правил пожарной безопасности
12. IX.4. Исследование энергии мысли