Расчет электромеханических характеристик двигателя. Подбор регулятора для операционного усилителя

Костромской государственный технологический университет

специальность: 220301 "А"

заочный факультет

кафедра автоматики и микропроцессорной техники

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

ПО АВТОМАТИЗИРОВАННОМУ ЭЛЕКТРОПРИВОДУ

Выполнил:

студент 4 курса

Смирнов Денис Владимирович

шифр 09-ЗА-486

Проверил преподаватель:

Шуваев В.Г.

Кострома 2013 г.

Задания

Задание 1

Рассчитать ЭМХ двигателя, питающегося от преобразователя, имеющего нелинейную характеристику, в системе с ООС по скорости.

Дано:

w_о=51,4 рад/с

К_У=6,4

К_Д =1,25 рад/ (В×с)

К_С =0,027 В×с/рад

Rяц=6,3 Ом.

Параметры электромеханической характеристики:

Решение:

Значение К_П находится по характеристике преобразователя по его ЭДС, соответствующей угловой скорости w_о=51,4 рад/с:

В.

При Е_ПО = 41,12 В U_{у. п} = 1,25 В и тогда

Определяется задающее напряжение при идеальном холостом ходе:

В.

Для расчета точек ЭМХ задаются напряжением управления преобразователя чуть большим ранее определенного, например, U_УП=1,8 В, определяют ЭДС преобразователя по его характеристике (Е_П=10,3 В) и из уравнения напряжения управления

определяют ток двигателя:

А.

Определяют угловую скорость двигателя:

 рад/с

Аналогично рассчитываются остальные точки ЭМХ.

Задание 2

Подобрать регулятор для ОУ, который является апериодическим звеном

Дано:

К = 3

Т = 0,038

Тµ = 0,0031

а=2

Решение:

Регулятор подбирают таким образом, что бы при последовательном включении его с соответствующим звеном системы, в данном случае с ОУ, была скомпенсирована большая постоянная времени объекта регулирования и в замен в контуре действовала бы существенно меньшая постоянная времени.

При этом результирующее эквивалентное звено, состоящее из последовательно включенных регулятора и объекта управления должно быть интегрирующим, то есть

Выберем регулятор в виде:

 =>  и =>

Передаточная функция регулятора примет вид:

двигатель электромеханический регулятор усилитель

Задание № 3

Синтезировать систему подчиненного регулирования для электромашинного устройства постоянного тока.

Таблица 3.3

Решение:

Составим передаточную функцию во внутреннем контуре

Wраз (р) = (1)

Систему будем настраивать на технический оптимум при этом видим что Т<< Тя

Значит надо компенсировать постоянную времени Тя путем зачисления выражения Тя∙р+1

В числитель, к тому же для получения интегрирующего звена необходимо чтобы в знаменателе было Тт∙р

где Тт - коэффициент обратной связи по току

Полученная функция будет соответствовать ПИ-регулятору

регI (p) =

Соответственно результирующая передаточная функция внутри контура

 =

Делим полученное выражение на Кп и производим замену

Где а - желательный вид переходного процесса. в инженерной практике принимают а=2. Получим

Wрез (р) =

Для замкнутой системы

Wзс (р) =  без большой погрешности можно полагать что Wзс (р) =  (3)

Подставив числовые значения получим

Wзс (р) =

Теперь используя выражение (3) запишем передаточную функцию разомкнутой системы для внешнего контура

∙ (4)

Чтобы найти передаточную функцию регулятора по скорости в выражении (4) снова

Делаем компенсацию на этот раз Тм. Соответственно для получения интегрирующего звена необходимо ввести Тт/Тс

где Тс - коэффициент обратной связи по скорости

получится следующая ПФ

Определим значения Тс и Тт

Тс найдем из условия  откуда Тс = 2∙2,8∙0,0014 = 0,008

Также для Тт откуда Тт = 6,6∙2∙0,0014 = 0,018

Очевидно при такой настройке для любого i-го контура можно записать

Wзсi (p) =

Тогда для нашего случая передаточная функция замкнутой системы внешнего контура будет

Wзс (р) =  или подставив числовые значения

Wзс (р) =

Составим характеристическое уравнение системы

* (0,000015∙р²+0,0056∙р+1) =0 или р²+71∙р+2551=0

Судя по полученному уравнению главные величины системы

частота собственных колебаний системы

ω_соб= рад/с

значит коэффициент демпфирования будет

Подставив числовые значения запишем передаточные функции регуляторов

регС (p) == 0,63/0,008 = 78,75регI (p) = =

Построим график переходного процесса

Перерегулирование переходного процесса близко к 5%, значит расчет сделан правильно.

Перерегулирование определим по формуле