Последовательность проектирования систем автоматического управления электроприводами. Проектирование систем автоматического управления электроприводами


5. ПРОЕКТИРОВАНИЕ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ

    1. Выбор датчиков для измерения управляемых координат электропривода

Регулируемой координатой в нашей системе является давление, поэтому необходимо выбрать датчик этого параметра, предназначенный для преобразования значения абсолютного давления в электрический выходной сигнал. Выбор датчика осуществляется по значению давления.

В качестве датчика обратной связи по давлению выбираем датчик CER-8000KLAY, основные технические данные которого приведены в таблице 5.1.

Таблица 5.1

Основные технические данные датчика давления CER-8000KLAY

Диапазон измерений давления

0.2…350 бар (настраиваемый)

Выходной сигнал

4…20 мА

Точность измерения

0.2% от заданного диапазона измерения

Напряжение питания датчика давления и уровня

12…40 В DC

Рабочая температура

-20…+100 °C

Класс защиты датчика

IP66

Вес

0.6 кг

Серия данных датчиков, а именно CER-8000 – это общепромышленная серия преобразователей давления в цельно-металлическом, корпусе из нержавеющей стали. Это высококачественные датчики давления, основанные на керамическом сенсоре, с очень высоким пиковым давлением.

    1. Составление математических моделей (уравнений, структурных схем) объекта управления, датчиков и исполнитель­ного устройства

Структурную схему, отражающую динамические своиства электропривода турбомеханизмов можно взять из источника и риведём её на рисунке

Это нелинейная система, которую можно использовать при имитационном моделировании. Линеаризуем эту систему для синтеза регулятора Wp, приняв передаточную функцию АД в виде

(5.1)

а статический момент Мслинейно зависящий от скорости

(5.2)

Где

(5.3)

(5.4)

(5.5)

(5.6)

(5.7)

Рисунок 5.1- Структурная схема электропривода при стабилизации напора в рабочем диапазоне частот

Wp –передаточная функция регулятора;

WD –передаточная функция АД;

β –модуль жесткости механической характеристики АД при данном статическом моменте;

βс –модуль жесткости механической характеристики турбомеханизма;

Sк.е –критическое скольжение на естественной механической характеристике АД;

Tэ –электромагнитная постоянная времени АД.

В результате получаем линеаризованную структурную схему, приведенную на рисунке 5.2, где

(5.8)

h2 –напор турбомеханизма приQ = 0 и данной скоростиω.

Рисунок 5.2- Линеаризованная структурная схема электропривода при стабилизации напора в рабочем диапазоне

Структурную схему рисунке 5.2 можно преобразовать к более удобному виду (рисунок 5.3).

Рисунок 5.3 - Преобразованная линеаризованная структурная схема электропривода

Для структурной схемы рисунок 5.4, полученной из рисунка 5.3, рассмотрим передаточную функцию от возмущающего воздействия Q'L:

Рисунок 5.4 - Окончательный вид линеаризованной структурной схемы

Следующие уравнения описывают приведённую выше, линеаризованную структурную схему:

приHз (р) = 0, (5.9)

где

(5.10)

(5.11)

(5.12)

Обычно в электроприводе турбомеханизма предусматривается ПИ-регулятор давления с передаточной функцией:

(5.13)

Подставляем (5.13) в (5.10) и с учетом (5.11) находим:

(5.14)

где

(5.15)

(5.16)

Тогда

(5.17)

где

(5.18)

Постоянную интегрирования Тирегулятора давления принимаем равной:

(5.19)

Тогда:

(5.20)

(5.21)

Коэффициент усиления регулятора давления находим из следующего условия:

(5.22)

Откуда станет известно:

(5.23)

    1. Расчет параметров объекта управления, датчиков и исполнительного устройства.

Объектом управления является асинхронный двигатель. Линеаризованная структурная схема асинхронного двигателя представлена на рисунке 5.5:

Рисунок 5.5– Линеаризованная структурная схема асинхронного двигателя

Необходимо рассчитать основные параметры эквивалентной схемы замещения двигателя, это уже было сделано в третьей главе настоящего дипломного проекта, поэтому продублируем результаты данного расчёта:

Номинальное скольжение:

(5.24)

Номинальная угловая скорость:

(5.25)

Синхронная угловая скорость:

(5.26)

Номинальные потери мощности:

(5.27)

Принимаем:

, (5.28)

(5.28)

Момент холостого хода:

(5.29)

Электромагнитный номинальный момент:

(5.30)

Переменные номинальные потери мощности в роторе:

(5.31)

Задаемся коэффициентом загрузки kз,m, соответствующим максимальному к.п.д. АД:

kз,m= 0,5 – 1,0.

Переменные номинальные потери мощности при kз,m = 0,9:

(5.32)

Постоянные потери мощности:

(5.33)

Переменные номинальные потери мощности в обмотках статора:

(5.34)

Активное сопротивление обмотки статора:

(5.35)

Максимальное значение электромагнитного момента:

(5.36)

Коэффициент:

(5.37)

Сопротивление:

(5.38)

Приведенное активное сопротивление фазы ротора:

(5.39)

Индуктивное сопротивление короткого замыкания:

(5.40)

Критическое скольжение:

(5.41)

Коэффициент a:

(5.42)

Рассчитывает электромагнитный момент АД по формуле Клосса для найденных параметров и скольжения S = Sном:

(5.43)

Сравниваем Мэ.ном, рассчитанный по формуле (5.30), сМ(Sном). Если погрешность Δmпревышает допустимую (обычно 5-10%), то корректируемkз,m иМ0 ,а затем повторяем расчет до получения требуемой погрешности.

(5.44)

Погрешность Δmне выходит за допустимые пределы, следовательно перерасчет производить не надо.

Принимаем:

(5.45)

Ток холостого хода:

(5.46)

Эквивалентное сопротивление намагничивающего контура:

(5.47)

Синус 0холостого хода

(5.48)

Индуктивное сопротивление намагничивающего контура:

(5.49)

Определив значения сопротивлений, рассчитываем значения индуктивностей:

Гн, (5.50)

Гн, (5.51)

Гн. (5.52)

Индуктивности рассеивания статора и ротора:

(5.53)

(5.54)

Рассчитаем эквивалентные сопротивления, индуктивности цепи статора и эквивалентную постоянную времени статора.

Эквивалентная индуктивность цепи статора:

Гн.(5.55)

Эквивалентное сопротивление цепи статора:

(5.56)

Электромагнитная постоянная времени статора:

. (5.57)

Электромагнитная постоянная времени ротора:

(5.58)

Модуль жесткости механической характеристики:

(5.59)

где Мк- критический момент, определяемый по формуле:

Тогда передаточная функция асинхронного двигателя примет вид:

    1. Проектирование регуляторов на основании разработанных математических моделей и требований к автоматизиро­ванному электроприводу

Учитывая что насосная установка работает с постоянной нагрузкой, применим в нашей системе скалярное частотное управление по закону U/f = const.

При скалярном частотном управлении скорость АД регулируется за счет изменения частоты и амплитуды напряжения. Все законы скалярного управления обеспечивают достижение требуемых статических характеристик и используются в электроприводе со "спокойной" нагрузкой.

Функциональная схема такого частотного управления может быть представлена в следующем виде:

Рисунок 5.5– Функциональная схема асинхронного электропривода при частотном управлении по закону U/f = const.

На схеме введены следующие обозначения:

ЗИ – задатчик интенсивности;

РЧ – регулятор частоты;

РН – регулятор напряжения;

ПЧ – преобразователь частоты;

АД – асинхронный двигатель;

UЗС– напряжение задания скорости;

UЗЧ– напряжение задания частоты;

f– заданная частота;

U– заданное напряжение.

Согласно подпункту 5.2, в электроприводе турбомеханизма будем использовать ПИ-регулятор давления, имеющий следующую передаточную функцию:

(5.59)

где

(5.60)

Постоянная интегрирования регулятора давления:

(5.61)

где

(5.62)

(5.63)

.

Передаточная функция регулятора:

(5.64)

Коэффициент [3]:

Рассчитав все параметры системы, можно изобразить их, подставляя в структурную схему электропривода со стабилизацией напора на следующем рисунке:

Рисунок 5.6- Структурная схема электропривода с рассчитанными параметрами системы

studfiles.net

Последовательность проектирования систем автоматического управления электроприводами

Курсовое проектирование является заключительным этапом изучения курса "Автоматическое управление электроприводами" и предполагает законченным освоение курсов теории электропривода и теории автоматического регулирования.

Ввиду значительного объема информации по расчетам и проектированию систем автоматического управления электроприводами, ставится задача помочь студентам ориентироваться в вопросах проектирования, дать рекомендации по методикам и особенностям расчетов. По всем вопросам в методических указаниях имеются ссылки на техническую литературу, в которой изложены рассматриваемые разделы. Активная работа с технической литературой является совершенно неотъемлемой частью курсового проектирования.

I СОДЕРЖАНИЕ КУРСОВОГО ПРОЕКТА

Курсовой проект содержит один лист чертежа формата А4 и расчетно-пояснительную записку.

На чертеже представляется принципиальная электрическая схема разработанного электропривода. В  расчетно-пояснительной записке приводятся задание на проектирование, расчеты и краткие пояснения по всем этапам проектирования в порядке их выполнения, делаются выводы по результатам проектирования с краткой характеристикой системы и ее особенностей в работе. Применяемые методы расчета и формулы должны иметь ссылки на литературу, в которой они содержатся. Перечень рекомендуемой литературы приводится в конце расчетно-пояснительной записки.

Формулы записывается в общем виде с расшифровкой обозначений, а затем делается подстановка чисел и записывается окончательный результат вычислений. Условные обозначения на чертежах и рисунках должны соответствовать стандартам.

Титульный лист расчетно-пояснительной записки должен иметь подпись студента и дату.

2 ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ ПРОЕКТИРОВАНИЯ СИСТЕМ

АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДАМИ

Для большинства систем электропривода целесообразно применять следующую последовательность проектирования.

I) Подробно проанализировать техническое задание и выяснить исходные данные для выбора системы автоматического регулирования (САУ): режим работы привода, способ управления силовым источником питания привода, диапазон регулирования, требования к точности в установившемся и переходном режимах, характерные возмущения, цель управления (стабилизация какого-либо параметра - скорости, тока, момента, слежение по углу, скорости, току, программное регулирование и т.д.).

2) Для заданного двигателя произвести выбор силового преобразователя с учетом способа управления им. Выбрать также все элементы главной цепи (дроссели, сопротивления и другие).

3) Выбрать коэффициент усиления системы по требуемой точности и выяснять возможность реализации его в данной системе электропривода.

4) Выбрать необходимые датчики (скорости, тока, напряжения и другие) с учетом точности, нагрузки и их конструктивных особенностей.

5) Выбрать устройства управления (усилители, устройства задания, потенциальные развязки, регуляторы и другие.), обращая внимание на согласование устройств между собой по  току и по напряжению.

6) Выбрать устройства защиты, сигнализации и коммутации (aвтоматические выключатели, реле, контакторы, датчики защит и другие устройства).

7) Подготовить данные для динамического и статического расчета системы: определить коэффициенты усиления и постоянные времени звеньев системы, возможность их линеаризации или необходимость учета нелинейностей. Определить передаточные функции звеньев и составить структурную схему системы электропривода.

8) Произвести статический расчет системы (если он необходим) и построить статические характеристики  во всем диапазоне изменения параметров задания и нагрузки.

9) Проверить систему на устойчивость, выявить области и запас устойчивости.

10) При неустойчивой системе или при неудовлетворительном запасе устойчивости системы произвести ее коррекцию. Для этого следует задаться желаемой логарифмической характеристикой и найти корректирующее звено последовательной или параллельной коррекции, выбрать элементы стабилизации, уточнить обратные связи в системе.

11) Проверить качество системы, для чего  построить переходной процесс по управлению и по возмущению аналитическим, численным или графическим методом. Если качество не удовлетворяет требованиям, то либо вторично корректировать систему, либо, если это возможно, пересмотреть требования.

12) Составить принципиальную схему разработанного электропривода.

В курсовом проекте расчет переходных процессов в системе и  проверку качества системы целесообразно проводить с использованием средств цифровой вычислительной техники. Для расчета на ЭВМ переходных процессов рекомендуется использовать программы SMOD или PSM, использующие в качестве исходных данных для расчета структурную схему системы, записанную в передаточных функциях.

Программа SMOD работает под управлением операционной системы MS-DOS, программа   PSM под управлением Windows 95 или более поздних ее версий.

vunivere.ru

Системы управления

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Сибирский государственный индустриальный университет»

Кафедра автоматизированного электропривода

и промышленной электроники

ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ

Задания и методические указания

к выполнению курсового проекта по учебной дисциплине

«Системы управления электроприводов»

для студентов специальности 180400

Новокузнецк

2005

УДК 62-83-52(075)

Системы управления электроприводов: Задания и методические указания к выполнению курсового проекта по учебной дисциплине «Системы управления электроприводов» для студентов специальности 180400: Метод. указ. / Сост.: А.И. Петрачков, А.К. Мурышкин, С.А. Дружилов, А.М. Паунов. – СибГИУ, Новокузнецк, 2005. - 12с.

Рассмотрены общие вопросы проектирования систем управления электроприводов, указан перечень работ, выполняемых на каждом этапе проектирования, сформулированы требования к курсовому проекту.

Предназначены для студентов специальности «Электропривод и автоматика промышленных установок и технологических комплексов» (180400) всех форм обучения.

Рецензент – кафедра электротехники и электрооборудования Сибирского государственного индустриального университета (зав. кафедрой М.В. Кипервассер)

Печатается по решению редакционно-издательского совета университета

Общие положения

Курсовое проектирование – заключительный этап в изучении дисциплины «Системы управления электроприводами» (СУЭП). При его выполнении используются знания, полученные студентами в процессе освоения этой и смежных дисциплин, а также обширная информация, помещенная в различных справочных изданиях, специальной технической литературе, а также на страницах Internet.

Процесс проектирования систем электроприводов сопровождается выполнением большого количества сложных, громоздких и часто однообразных расчетов, что требует затрат времени и не гарантирует от ошибок и промахов. Быстрое и правильное проектирование возможно при условии, что студент умеет свободно ориентироваться в различных информационных источниках и имеет необходимые знания и навыки в использовании средств вычислительной техники. Это особенно важно для решения наиболее сложных задач исследования динамики современных систем автоматизированного электропривода.

Предлагаемая методическая работа содержит общие вопросы проектирования систем управления электроприводами, а также примеры расчета таких систем.

1. Порядок проектирования автоматизированных систем электропривода

1.1. Основные положения

Разработка и расчет замкнутых систем автоматического регулирования и управления электроприводами являются сравнительно сложными задачами. Сложность их объясняется, во-первых, тем, что эти системы представляют собой совокупность различных элементов и устройств, связанных между собой разнообразными связями в единую замкнутую систему; во-вторых, возможностью неоднозначных решений, так как предъявляемые к системе требования могут быть выполнены самыми различными способами и при различных соотношениях параметров элементов и узлов; в-третьих, отсутствием универсальных методов разработки систем управления и возможностью решения задач проектирования различными путями и методами.

Цель предложенного раздела – дать логическое и систематическое изложение подхода к решению задач проектирования СУЭП. Предлагаемый порядок следует рассматривать как некую рекомендацию, но не как незыблемое правило. Намечается только общий подход к разработке СУЭП. Детали расчета не затрагиваются, они уточняются самим проектировщиком в зависимости от типа и сложности системы, предъявляемых к ней требований и степени применимости того или иного метода к решению всех возникающих вопросов.

studfiles.net

Проектирование систем автоматического управления электроприводами. Учебное пособие. Анхимюк В.,1986г

Файл загрузил: Sim

Дата загрузки: 21 Июня 2016 года, 15:40

Для отключения данного рекламного блока вам необходимо зарегистрироваться или войти с учетной записью. Если же вы забыли свой пароль на форуме, то воспользуйтесь данной ссылкой для восстановления пароля.

Последние файлы в архиве «Автоматизация, Связь, Сигнализация»

Последние 10 cообщений чата:

16 Августа 2018 года, 16:13

Добрый день.Nkassandra, это хорошо, когда не считаются дни до выходных [улыбка]

16 Августа 2018 года, 12:36

 [безумный] я сегодня узнала что завтра пятница

16 Августа 2018 года, 12:35

Доброго дня, коллеги

16 Августа 2018 года, 12:22

Всем привет!! Экватор пройден, скоро выходные!!

16 Августа 2018 года, 08:35

Доброе утро! Всем хорошего дня

15 Августа 2018 года, 08:33

Всем доброе утро ))

14 Августа 2018 года, 09:56

Доброе утро!

14 Августа 2018 года, 09:10

Доброе утро!

14 Августа 2018 года, 08:46

Доброе утро!

13 Августа 2018 года, 08:32

Доброе утро. Всем хорошего дня!

Отобразить последние: 50

www.proektant.org

2. Разработка системы автоматического управления электроприводом. Анализ и проектирование системы электропривода для обеспечения нормальной прокатки металла

Похожие главы из других работ:

Автоматизация технологического процесса обработки детали

3 Построение системы управления электроприводом металлообрабатывающего станка

На фрезерном станке производится цикл обработки Т-образного паза Т-образной фрезой. Вращение шпинделя осуществляется от индивидуального привода - двигателя постоянного тока М1...

Автоматизация транспортировки колесных пар в демонтажное отделение

3. Выбор системы управления и составление структурной схему автоматического управления

Чтобы автоматизировать технологий процесс подачи колесной пары на демонтаж, необходимо решить вопрос выбора управления отдельными операциями процесса такими как: поперечным движением тележки...

Автоматизированный электропривод продольнострогательного станка

4. Выбор типа системы управления электроприводом

В курсовом проекте проектируется аналоговая система управления электроприводом. Система управления строится по принципу подчиненного регулирования координат. Каждый электропривод снабжается системой автоматического регулирования (САР)...

Анализ систем автоматического регулирования давления пара в барабане котла

2. Характеристика объекта управления, описание устройства и работы системы САР, составление ее функциональной схемы. Принцип автоматического управления и вид системы

Рисунок 2.1 САР давления пара в котле. Объектом управления (ОУ) рассматриваемой САР является котел. Регулируемой величиной является количество подачи топлива , которое сжигается и даёт определенную температуру в котле...

Анализ систем автоматического регулирования температуры поливной воды в теплице

1. ХАРАКТЕРИСТИКА ОБЪЕКТА УПРАВЛЕНИЯ, ОПИСАНИЕ УСТРОЙСТВА И РАБОТЫ СИСТЕМЫ САР, СОСТАВЛЕНИЕ ЕЕ ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ СХЕМЫ. ПРИНЦИП АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ И ВИД СИСТЕМЫ

Рисунок 1.1. САР температуры поливной воды в теплице. Объектом управления (ОУ) рассматриваемой САР является скоростной водонагреватель. Регулируемой величиной является температура поливной воды ?...

Измельчитель-смеситель кормов ИСК-3

5. Разработка принципиальной электрической схемы управления электроприводом

...

Измельчитель-смеситель кормов ИСК-3

7. Разработка ящика управления электроприводом

...

Модернизация токарного станка HOESCH D1000

2.4.2 Системы управления электроприводом

Расчет синхронного двигателя привода подачи токарного станка [5] Рассмотрим параметры канала регулирования скорости: 1 Передаточная функция датчика тока по оси Z: - номинальный сигнал задания РТ: - индуктивность ротора: (2.15) где X2=0...

Модернизация токарного станка HOESCH D1000

3.1 Назначение системы управления электроприводом станка

Основным заданием управления для СУ ЕП подач для токарного станка HOESCH D1000, являются обеспечение высокой точности системы, оптимизация режимов работы электрооборудования...

Проектирование и расчет релейно-контакторной системы управления

Разработка принципиальной схемы управления электроприводом

В соответствии с заданием разработана принципиальная схема. Схема питается напряжением 220 В (номинальное напряжение двигателя) и приведена на рис. 1.1. Рисунок 1...

Проектирование электропривода ленточного конвейера длиной 400 м и шириной 1000 мм

8. СИНТЕЗ РЕГУЛЯТОРОВ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДОМ

Расчёт регуляторов скорости производим по [3]. Настройка контура на “модульный оптимум”. В системе УБСР-АИ максимальный задающий сигнал 10В, поэтому в цепи обратной связи по скорости нужен делитель напряжения для гальванической развязки (ДМ-2АИ)...

Разработка электропривода наклона лотка бесконусного загрузочного устройства доменной печи ОАО "ММК"

2.1 Принцип построения системы управления электроприводом

В электроприводе применена система с векторным управлением Vector Control. Система векторного управления асинхронного электропривода в наиболее общем случае должна решать задачи регулирования и стабилизации момента АД...

Расчет автомобилеподъемника

6 Разработка ящика управления электроприводом

Пояснения о компоновке аппаратов в ящике управления. Приборы и аппаратуру размещают как внутри, так и на лицевой панели щитов (или на стенке шкафного щита). Их группируют по объектам управления пли по управляемому параметру...

Транспортировка подшипников в отделение по ремонту

3. Выбор системы управления и составление структурной схемы автоматического управления

Чтобы автоматизировать технологический процесс подачи подшипников, необходимо решить вопрос выбора управления отдельными операциями процесса такими...

Удаление навоза на молочно-товарных фермах

3 Разработка алгоритма системы автоматического управления линией

На основании технологической схемы линии и учитывая требования к схеме управления, составим алгоритм работы линии. Составим словесное описание алгоритма управления, учитывая...

prod.bobrodobro.ru

Проектирование - система - автоматическое управление

Проектирование - система - автоматическое управление

Cтраница 1

Проектирование системы автоматического управления электроприводами по существу начинается с составления технического задания. Само техническое задание на проектирование следует увязывать с технологией работы объекта автоматизации и с его конструкцией.  [1]

Проектирование систем автоматического управления технологическими процессами может - вестись как в одну, так и в две стадии.  [2]

Проектирование систем автоматического управления в ряде случаев в принципе допустимо ( окончательно этот вопрос должен решаться проектировщиком) как на базе ЧУ-задачи, так и на базе задачи устойчивости по отношению ко всем переменным.  [3]

Проектирование системы автоматического управления электроприводами по существу начинается с составления технического задания. Само техническое задание на проектирование следует увязывать с технологией работы объекта автоматизации и с его конструкцией.  [4]

Проектирование систем автоматического управления искусственным освещением должно основываться на данных о световом климате местности, по которым определяется изменение освещенности в течение года на горизонтальной и вертикальной поверхностях при ясном небе и сплошной облачности, продолжительность времени использования естественного освещения в помещениях в зависимости от значений КЕО и нормируемой освещенности искусственного освещения.  [5]

Проектирование систем автоматического управления и регулирования следует начинать с детального изучения объекта автоматизации. Знание общих свойств объекта необходимо для выбора принципиальной схемы регулирования, технических средств измерения контролируемых и регулируемых величин, элементов системы регулирования и настроек.  [7]

При проектировании систем автоматического управления часто используют свойство адаптации, когда недостаточная степень априорной информации восполняется обработкой по соответствующим алгоритмам текущей информации. Системы, обладающие свойством адаптации ( что позволяет сократить сроки их проектирования, наладки и испытаний), называют адаптивными.  [8]

При проектировании систем автоматического управления иногда возникают требования асимптотической устойчивости с определенным запасом или требования по ограничению колебательности в контуре системы управления.  [10]

При проектировании систем автоматического управления, содержащих звенья с переменными параметрами, иногда бывает целесообразно иметь систему в целом как фильтр с постоян-ными параметрами. Для это-го, очевидно, необходимо подобрать соответствующие дополнительные звенья и способы их включения в схему таким образом, чтобы поставленная задача была решена.  [11]

При проектировании систем автоматического управления процессом обработки на металлорежущих станках система СПИД, являющаяся объектом управления, может быть представлена как некоторый комплекс типовых динамических звеньев, соединенных по той или иной схеме. Такое представление системы СПИД облегчает расчет системы автоматического управления в целом при использовании метода гармонического анализа для определения запаса устойчивости, синтеза системы, оценки качества переходного процесса. Опыт показывает, что, даже несмотря на целый ряд допущений, сделанных при аналитическом определении динамики системы СПИД, существенного искажения картины протекания переходных процессов при резании не наблюдается.  [12]

При проектировании систем автоматического управления процессом обработки на металлорежущих станках система СПИД, являющаяся объектом управления, может быть представлена как некоторый комплекс типовых динамических звеньев, соединенных по той или иной схеме. Такое представление системы СПИД облегчает расчет системы автоматического управления в целом при использовании метода гармонического анализа для определения запаса устойчивости, синтеза системы, оценки качества переходного процесса. Опыт показывает, что, даже несмотря на целый ряд допущений, сделанных при аналитическом определении динамики системы СПИД, существенного искажения картины протекания переходных процессов при резании не наблюдается.  [13]

При проектировании системы автоматического управления в кабельном журнале должна быть указана степень ответственности и чувствительности к помехам отдельных цепей для учета ее при последующем конструировании, монтаже и наладке комплектных устройств и кабельных связей между элементами системы управления. Особенно чувствительными к помехам и, следовательно, особо ответственными являются цепи с маломощными аналоговыми сигналами, измеряемыми милливольтами, а также цепи высокочастотных дискретных и импульсных сигналов. Чувствительны к помехам и потому считаются ответственными цепи с аналоговыми сигналами до 10 В. Чувствительными и ответственными, но несколько в меньшей мере являются цепи низкочастотных дискретных сигналов; еще в меньшей степени - цепи входных сигналов к логическим элементам условного типа, питающие провода системы автоматического управления.  [14]

При проектировании систем автоматического управления важное значение имеет задача анализа устойчивости. Анализ устойчивости может быть выполнен или непосредственным интегрированием системы ОДУ, или ее исследованием в соответствии с известными критериями устойчивости.  [15]

Страницы:      1    2    3    4

www.ngpedia.ru

Система автоматического управления регулируемым электроприводом

ДОНБАССКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ МАШИНОСТРОИТЕЛЬНАЯ АКАДЕМИЯ

Кафедра «Автоматизация производственных процессов»

группы АПП00-2 И.А. Гашин

Руководитель О.В. Субботин

на курсовое проектирование студенту Гашину И.А. гр. АПП 00-2

Таблица 0.1 - Исходные данные для проектирования РЭП

Реферат

Курсовой проект содержит 22 рисунка, 7 таблиц, 10 ссылок, 4 листа формата А1 графической части.

Объект проектирования – система автоматического управления регулируемым электроприводом.

Цель работы – спроектировать силовую часть привода, статические и динамические режимы автоматизированного электропривода с аналоговой и цифровой системой управления.

В данном курсовом проекте:

- произведен расчет силовой части привода с выбором трансформатора и тиристоров;

- рассчитаны необходимые статические характеристики тиристорного преобразователя и выбран стандартный КТП;

- определены естественные и искусственные электромеханические характеристики привода при различных режимах питания;

- определены параметры регуляторов и датчиков обратных связей;

- исследованы динамические характеристики РЭП;

- осуществлен синтез цифрового контура системы управления электроприводом;

- выбраны средства сопряжения аналогового РЭП с микроконтроллерной системой управления и цифровой датчик скорости.

РЕГУЛИРУЕМЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД, ЗАДАТЧИК ИНТЕНСИВНОСТИ, УПОРНАЯ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА, ПЕРИОД ДИСКРЕТНОСТИ, ТЕХНИЧЕСКИЙ ОПТИМУМ, ИМПУЛЬСНЫЙ ДАТЧИК, СРЕДСТВА СОПРЯЖЕНИЯ.

Содержание

Введение

1. Расчет и выбор источника питания для ЭП на базе комплектного тиристорного преобразователя

1.1 Расчет и выбор силового трансформатора

1.2 Расчет и выбор тиристоров для силовых вентильных блоков комплектного преобразователя. Выбор схемы соединения вентильных блоков

1.3 Определение параметров якорной цепи электропривода

1.4 Построение статических характеристик тиристорного преобразователя

1.5 Выбор и краткое описание комплектного тиристорного преобразователя

2. Статические режимы работы САУ ЭП

2.1 Построение естественной электромеханической характеристики (при питании от сети) и характеристики в разомкнутой системе (при питании от ТП)

2.2 Составление расчетной функциональной схемы РЭП

2.3 Расчет задатчика интенсивности

2.4 Построение упорной электромеханической характеристики РЭП в замкнутой системе

2.5 Расчет и выбор регуляторов скорости и тока и их нелинейных звеньев

3. Динамика САУ РЭП

3.1 Составление структурной схемы в соответствии с заданным порядком астатизма и функциональным назначением электропривода

3.2 Расчет переходных процессов в РЭП

3.2.1 Составление дифференциальных уравнений в форме Коши и уравнений связи

3.2.2 Составление таблицы исходных расчетных данных для реализации стандартных программ построения переходных процессов в РЭП

4. Расчет цифрового электропривода – контура скорости в РЭП

4.1 Определение периода дискретного времени управления в цифровом электроприводе

4.2 Составление функциональной и структурной схем цифрового электропривода

4.3 Синтез регулятора скорости в цифровом электроприводе на основе технического оптимума

4.4 Составление дискретной передаточной функции оптимального регулятора в соответствующем контуре

4.4.1 Составление дискретной передаточной функции замкнутой САУ РЭП по замкнутым звеньям

4.4.2 Составление дискретной передаточной функции замкнутой САУ РЭП по желаемой передаточной функции

4.5 Выбор цифровых датчиков скорости

4.6 Выбор средств сопряжения микропроцессора с измерительными преобразователями и исполнительными органами

4.7 Расчет переходных процессов по скорости в относительных единицах методом разложения в ряд Лорана

Введение

Все приводы в металлорежущих станках классифицируются по видам движения: приводы главного движения, приводы подачи, приводы вспомогательных движений. Электропривод главного движения имеет электродвигатель и коробку скоростей или редуктор в качестве устройства, передающего движения исполнительному органу станка. Типовая кинематическая схема электропривода главного движения приведена на рисунке 0.1.

Рисунок 0.1 – Кинематическая схема привода главного движения

До недавнего времени наиболее распространенными приводами главного движения станков были приводы от одно- и многоскоростных асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором со ступенчатым механическим регулированием скорости путем переключения шестерен коробки скоростей. Но использование электропривода переменного тока со ступенчатым механическим регулированием скорости не может во всех случаях обеспечить требуемую производительность. Кроме ого применение коробки скоростей со сложной кинематикой снижает точность работ станка и увеличивает его стоимость. Поэтому основным направлением развития приводов главного движения является электромеханическое регулирование частоты вращения привода при двухступенчатой коробке скоростей с дистанционным переключением и регулируемым электроприводом [2].

Для приводов главного движения наиболее рациональным является способ регулирования скорости с постоянной мощностью, так как большим скоростям резания соответствуют меньшие усилия резания, и наоборот.

Диапазон регулирования частоты вращения определяется пределами скоростей резания и диаметров обрабатываемых изделий. Для обработки изделий одинакового диаметра из различных материалов необходимо обеспечить определенный диапазон регулирования скорости резания. С другой стороны, рациональная обработка изделий из одного и того же материала, но разных диаметров, требует постоянной скорости. Соблюдение условия

достигается регулированием скорости привода с диапазоном регулирования, определяемым диапазоном диаметров.

В автоматизированных станках с ЧПУ функции, выполняемые электроприводом главного движения, значительно усложнены. Помимо стабилизации частоты вращения, при силовых режимах резания требуется обеспечение режимов позиционирования шпинделя при автоматической смене инструмента и производстве легких долбежных и строгальных работ, а также возможность нарезания резьбы как метчиками, так и резцами. Это ведет к неизбежному увеличению требуемого диапазона регулирования частоты вращения. Так при требуемой точности позиционирования шпинделя 0,1 и максимальной частоте вращения двигателя 3000-5000 об/мин суммарный диапазон изменения частоты вращения должен быть не менее 10000.

В современных станках с ЧПУ динамические характеристики приводов главного движения по управлению прямо определяют производительность. Цикл смены инструмента происходит за 5-10 с, при этом время позиционирования шпинделя и, следовательно, время пуска и торможения с любой частоты вращения не должны превышать 2-4 с. При наличии зазоров в кинематической цепи главного привода перерегулирование приводит к дополнительным затратам времени на позиционирование, поэтому появляется необходимость обеспечения монотонного апериодического процесса изменения скорости.

Динамические характеристики электропривода по нагрузке практически определяют точность и чистоту обработки изделия, а также стойкость инструмента. Устойчивый процесс резания при необходимой точности и чистоте поверхности возможен, если параметры настройки привода обеспечивают при набросе номинального момента нагрузки максимальный провал скорости не более 40% при времени восстановления, не превышающем 0,25 с.

Отличительной особенностью главного привода для высокоавтоматизированных станков с ЧПУ является необходимость применения реверсивного привода даже в тех случаях, когда по технологии обработки не требуется реверс. Требование обеспечения эффективного торможения и подтормаживания при снижении частоты вращения и режимов поддержания постоянной скорости резания приводит к необходимости применения реверсивного привода с целью получения нужного качества переходных процессов.

Современный перспективный электропривод, с учетом специфики исполнительного органа, должен обеспечить точность согласования закона изменения выходных координат с законом управления, высокое быстродействие, устойчивость при широком диапазоне изменения параметров и при наличии существенных внешних возмущений со стороны нагрузки, достаточно большой ресурс при минимальном ремонтообеспечении и др. Не все аналоговые системы могут удовлетворить все перечисленные требования, поэтому в настоящее время широко используются цифровые системы управления электроприводами на базе микропроцессоров и микроконтроллеров.

1. Расчет и выбор источника питания для электропривода на базе комплектного тиристорног о преобразователя

похожие статьи

mirznanii.com