Методические указания к выполнению работы

Введение

Методической целью расчетно-графической работы (РГР) по курсу "Автоматизированный электропривод" является приобретение и закрепление студентами практических навыков использования современного программного обеспечения для анализа и синтеза относительно простых систем на примере исследования замкнутой системы автоматического регулирования.

Цель и задачи РГР

Цель работы: оптимизация типичной линейной системы автоматического регулирования (САР) с использованием программного пакета моделирования систем VisSim.

Задачи работы:

• анализ задания и исходных данных;
• описание принципа действия САР;
• построение структурно-аналитической модели САР;
• оценка устойчивости и стабилизация САР;
• оптимизация модели;
• оценка качества модели.

Задание и исходные данные

Тема РГР:

"Анализ и оптимизация САР частоты вращения вала двигателя постоянного тока (САР ЧВ ДПТ)".

Задание:
построить модель САР, исследовать ее, оптимизировать и оценить качество полученной САР.

Исходные данные:

функциональная схема САР ЧВДПТ и параметры ее элементов.

Функциональная схема САР ЧВДПТ приведена на рисунке 1.1

Рисунок 1.1 Функциональная схема САР ЧВДПТ

Условные обозначения:

У - усилитель;

ТП - тиристорный преобразователь;

Г - генератор;

ДПТ - двигатель постоянного тока;

ТГ - тахогенератор;

ОСН - гибкая обратная связь по напряжению.

ДПТ – двигатель постоянного тока независимого возбуждения.

 

ДПТ – объект управления, его выходная величина, частота вращения вала n должна соответствовать заданию. u_з - напряжение задания, в соответствии с которым должна изменяться частота n вращения вала ДПТ. М_c - возмущающий момент силы, приложенный к валу ДПТ от той машины, которую он приводит в действие

Параметры элементов:

(N - номер варианта задания)

У - усилитель моделируется апериодическим звеном с передаточной функцией [1]:

(1)

с параметрами: k_y = (20+ N); T_y = (0.06 + 0.001 N), с.

ТП - тиристорный преобразователь моделируется апериодическим звеном с передаточной функцией [1]:

(2)

с параметрами: k_тп = (15+2 N); T_тп = (0.05 + 0.001 N), с.

ОСН - гибкая обратная связь по напряжению, инерционно-дифференцирующее звено [1]:

(3)

где: k_осн = 0.1(1.5 + 0.1 N); T_осн= 0.01(5 + N), c.

ТГ - тахогенератор, усилительное (пропорциональное) звено [1]:

(4)

где: k_тг = 0.01(2 + 0.3 N), [В•сек/об].

Г - генератор, апериодическое звено [1]:

(5)

где: k_г = 0.1(10 + 0.1 N); T_г = 0.01 (8 + N), с.

ДПТ - двигатель постоянного тока, колебательное звено. Его передаточная функция по каналу управления [1]:

(6)

а по каналу возмущения [1]:

(7)

где:

к_ду = 0.1(12 + N), [об/(сек•В)];

к_дв = 0.05(15 + N), [об/(сек•Н•м)];

T_я = 0.01 (6 + 0.32 N), с;

T_м = 0.1 (5 + 0.5 N), с.

Методические указания к выполнению работы

Работа представляется к защите в переплетенном виде и должна содержать:

- титульный лист;

- оглавлениее;

- введение;

- основную часть, разбитую на разделы, параграфы и пункты;

- заключение;

- Библиографический список;

- приложения.

Пояснительная записка работы должна быть краткой и содержательной. Не следует описывать теорию вопросов, достаточно сделать ссылки на литературу. Каждый раздел записки (глава, параграф, пункт и т.д.) должен содержать цель и задачи, обоснование принимаемых решений и пояснения цели и последовательности проведения выкладок. Например, необходимо объяснить, почему для оценки устойчивости используется тот или иной критерий. Кроме того, следует проводить анализ полученных результатов и кратко его излагать. В завершение в каждом разделе следует делать краткие выводы, из которых должна вытекать необходимость выполнения следующего раздела. Точно и правильно поставленная цель раздела позволяет по достижении ее легко сделать выводы по разделу.

Работа может быть выполнена "вручную", с использованием программного пакета MathCad. Методика выполнения подробно изложена в [7]. Там же рассматривается порядок синтеза САР как фильтра Баттерворта.

Ниже предлагается примерная методика выполнения работы с использованием прикладного программного пакета VisSim.

Анализ исходных данных

Выполняется с целью установления достаточности исходных данных для реализации модели и их непротиворечивости.

Примечание: анализ проводится в процессе выполнения всей работы и вносится в пояснительную записку после ее окончания. Если выясняется, что каких-то данных недостаточно, студент должен обоснованно ввести их. В случае противоречивости исходных данных, необходимо найти компромиссное решение и обосновать его.