Система автоматического регулирования высоты подъема груза

 

III звено.

Передаточная функция представляет собой идеальное интегрирующее  звено.

В соответствии с общими правилами  записи передаточной функции последовательно  соединенных звеньев, общая передаточная функция по углу поворота примет вид:

Двигатель с выходом по углу поворота приобретает свойства интегрирующих  звеньев.

Практически он становится неустойчивым звеном и имеет коэффициент передачи ¥. Он широко используется в системах управления для снижения погрешности регулирования.

Обычно величина этой погрешности  обратно-пропорциональна коэффициенту передачи разомкнутой системы, т.е. чем больше коэффициент передачи разомкнутой системы, тем меньше погрешность. Поэтому введение двигателя  с интегрирующими свойствами в основной контур позволяет получить звено  с бесконечно большим коэффициентом  передачи, и, следовательно, с нулевой  погрешностью. При описании работы двигателя значения Т_эм можно будет оценить по следующему выражению с использованием технических характеристик этого двигателя:

 где m_n – кратность пускового момента

Структурная схема двигателя постоянного  тока независимого в следящей системе.

 

Рассчитаем все элементы соответственно данным двигателя:

1)

 

2) k_м – учитывает величину потока в двигателе, в системе СИ коэффициенты k_м и k_Е равны.

3) Механическая постоянная времени T_м.

С учетом выходного сопротивления  преобразователя и соединительных кабелей примем сопротивление якорной  цепи:

4) В связи с отсутствием в  каталогах данных об индуктивности обмотки якоря найдем ее по формуле:

р=2 – число пар полюсов.

 Электромагнитная постоянная  времени цепи якоря:

5)

6) 

 

г) Тахогенератор.

 Выбираем по номинальной  скорости вращения исполнительного  двигателя:

ДТ-100

Тахогенератор – датчик угловой  скорости вращательного движения. Используется для питания таховольтметров, указывающих мгновенное значение скорости, для подключения к входным цепям регуляторов, а также для учета количества оборотов или пути .

В системе автоматического управления тахогенераторы являются составным  звеном контура обратной связи по скорости. Под тахогенератором при  таком подходе принято понимать комплекс устройств или узел между  валом двигателя D и входом усилителя J.

По характеру изменения напряжения на выходе при изменении частоты  вращения (угла поворота якоря) на входе  судят о динамических свойствах  тахогенератора. Если пренебречь размагничивающим действием реакции якоря, то уравнение  переходного процесса тахогенератора имеет вид:

где

a - угол поворота вала тахогенератора.

Если на выходе тахогенератора включен  резистор сопротивлением R_н, то ток якоря

, а производная тока 

 

где - постоянная времени якорной цепи,

- коэффициент передачи тахогенератора  при нагрузке.

Изображение по Лапласу при нулевых  начальных условиях:

, следовательно передаточная функция тахогенератора:

Если входным параметром является угол поворота вала, то тахогенератор  представляет собой инерционное (реальное) дифференцирующее звено.

Часто к тахогенератору предъявляют  требование минимальной постоянной времени. Если Т»0, то передаточная функция

 

 д) Датчик обратной связи.

Преобразование входного напряжения в k раз меньше осуществляется потенциометром. Возьмем потенциометр на переменном резисторе ПП5-3.

 

ПП5-3 – проволочный, регулировочный, одинарный, однооборотный.

R=4.7Ом ±5%

 

г) Усилитель .

Будем осуществлять его на операционном усилителе с двумя резисторами.

 

Операционный усилитель: КР140УД18.

Резисторы: МЛТ-0.125;

Номинальные сопротивления:  R₁=1кОм ±5%

    R₂=47кОм ±5%

 

 

 

 

 

    Структурная схема системы и  её статический расчёт.

 

В соответствии с требуемым статизмом разомкнутой структуры рассчитаем требуемый коэффициент разомкнутой системы.

Определим все необходимые составляющие коэффициента разомкнутой структуры.

 

1. Для следящей системы передаточный  коэффициент электродвигателя:

    - при управлении скоростью.

  - при управлении углом.

2. Передаточный коэффициент тахогенератора:

 

3. Передаточный коэффициент тиристорного преобразователя.

  

   Определим зону нечувствительности  исполнительного двигателя с  выходом по углу поворота. Она  определяется напряжением троганья двигателя по семейству входных характеристик . Из  этого семейства в соответствии с реальным значением момента нагрузки определим величину зоны нечувствительности.

 

U_оу =10В стандартное выходное напряжение усилителя.

- для  однофазного двигателя.

 

4. Учитывая, что стандартное использование  усилитель включает фильтр, возьмем

 

5. Определим передаточный коэффициент  обратной связи:

;

Максимальный  угол поворота находиться так:

Высота  подъема груза h=6м.

Число оборотов вала двигателя равно:

N=h/2Пr_бар=3,8

a_м= n×360° = 1368°

 

k_ос=5/1368=0.003

6. Находим коэффициент усиления 

 

 

7. Определим передаточный коэффициент  согласующего звена системы.

 

- линейное перемещение;

 

 

Определим передаточную функцию разомкнутой  структуры, учитывая что

 

                            Передаточная функция:

Двигателя        W_д(p) =

Тиристорного преобразователя:   

Тахогенератора:   

Объекта:    

Согласующего звено:  

Звена обратной связи:  

Усилителя;                                        

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список  использованной литературы:

 

1. В.И. Ключев ''Теория электропривода'', М., 1985 г.
2. Ю.А.Сабинин ''Электромашинные устройства автоматики'', Л.,1988 г.
3. ''Тиристорный следящий электропривод''
4. ''Тиристоры: справочник''  МРБ , 1990.
5. ''Редукторы и мотор-редукторы. Ч. 1. Каталог''. М., 1998 г. составитель Жмылевская М.Л.
6. ''Техническая кибернетика'' под ред.В.В. Солодовникова. Т.3 , М., 1969 г.
7. Курс лекций по ''Элементам и устройствам систем управления''.
8. “Справочник по Автоматическому Электроприводу'' под ред. Елисеева, М., 1983г.
9. Анхимюк В.Л., Опейко О.Ф. “Проектирование систем  автоматического управления электроприводами” 1983г.