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. uз - напряжение задания, в соответствии с которым должна изменяться частота n вращения вала ДПТ. Мc - 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: ky = (20+ N); Ty = (0.06 + 0.001 N), с.
ТП - тиристорный преобразователь моделируется апериодическим звеном с передаточной функцией [1]:
(2)
с параметрами: kтп = (15+2 N); Tтп = (0.05 + 0.001 N), с.
ОСН - гибкая обратная связь по напряжению, инерционно-дифференцирующее звено [1]:
(3)
где: kосн = 0.1(1.5 + 0.1 N); Tосн= 0.01(5 + N), c.
ТГ - тахогенератор, усилительное (пропорциональное) звено [1]:
(4)
где: kтг = 0.01(2 + 0.3 N), [В•сек/об].
Г - генератор, апериодическое звено [1]:
(5)
где: kг = 0.1(10 + 0.1 N); Tг = 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:
кду = 0.1(12 + N), [об/(сек•В)];
кдв = 0.05(15 + N), [об/(сек•Н•м)];
Tя = 0.01 (6 + 0.32 N), с;
Tм = 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.
