Освоение инженерных методов расчета цифровых и цифроаналоговых систем следящих электроприводов

Министерство образования Российской Федерации

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра «Электропривод и промышленная автоматика»

ЗАДАНИЯ И МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

к выполнению курсового проекта

по дисциплине «Системы управления электроприводов»

для студентов 4 курса специальности 140604

Тема: «Расчет позиционно-следящего электропривода

постоянного тока»

САМАРА 2011

Составитель: 

УДК 62-50

Задания и методические указания к выполнению курсового проекта по дисциплине «Системы управления электроприводов» для студентов специальности 140604 (дневное обучение) / сост. А. В. Стариков. –  Самара: СамГТУ, 2011. – 47 с.

Приведены задания и методические указания по инженерному расчету цифровых и цифроаналоговых позиционно-следящих электроприводов постоянного тока 

Рассчитаны на студентов дневного обучения специальности 140604 «Электропривод и промышленная автоматика».

Табл.1. Ил. 10. Библиогр. 5 назв.

Цель курсового проекта

Целью курсового проекта является освоение инженерных методов расчета цифровых и цифроаналоговых систем следящих электроприводов.

ЗАДАЧИ КУРСОВОГО ПРОЕКТА

В соответствии с кинематической схемой исполнительного механизма (рис. 1) и заданным вариантом требуется:

1) провести расчет позиционно-следящего электропривода постоянного тока, построенного по принципу СПР (нечетные варианты) или структурно-минимального электропривода (четные варианты) с учетом квантования по времени цифровой части;

2)  представить функциональную и структурную схемы электропривода, а также рассчитанные статические и динамические характеристики.

 Рис. 1

Исходные данные для расчета

Исходными данными для расчета являются: диаграмма (рис. 2) изменения во времени статической силы  нагрузки; масса  перемещаемого узла; шаг  и к. п. д. передачи «винт - гайка»; передаточное отношение  и к. п. д.  редуктора; момент инерции  винта; максимальная  скорость перемещения подвижного узла; постоянная времени  силового преобразователя; коэффициент  передачи датчика положения (таблица 1).

Рис. 2

Содержание курсовой работы

1.   В соответствии с заданной нагрузочной диаграммой и скоростью V_MAX перемещения подвижного узла методом эквивалентных величин выбрать тип исполнительного двигателя постоянного тока. При этом следует ориентироваться на электродвигатели серий ДПУ, ДК, ПБВ, 2ПБВ [1, 2] и считать, что двигатель работает в длительном режиме. Выбранный двигатель проверить на перегрузочную способность, полагая, что максимальное ускорение на валу двигателя составляет 500 с^-2.

2.   Определить параметры передаточных функций электродвигателя и силового преобразователя. При этом считать, что максимальное входное напряжение (для нечетных вариантов) на входе системы импульсно-фазового управления силового преобразователя равно 10 В, а максимальное выходное напряжение силового преобразователя (тиристорного) равно сумме номинального напряжения электродвигателя и максимального падения напряжения на якорной цепи. Для четных вариантов в качестве силового преобразователя принять 14-разрядный (без учета знака) цифровой транзисторный широтно-импульсный преобразователь с максимальным выходным напряжением, определяемым аналогично, как и для тиристорного преобразователя. Влияние силового преобразователя на передаточную функцию электродвигателя учесть увеличением на 40% активного сопротивления якорной цепи и 20% увеличением индуктивности.

3.   Произвести расчет регуляторов непрерывного прототипа позиционно-следящего электропривода. При этом для нечетных вариантов принять, что для сопряжения цифровой части с аналоговой служит 14-разрядный цифро-аналоговый преобразователь.

4.   Найти дискретные передаточные функции: непрерывной части системы с учетом экстраполятора нулевого порядка, цифрового управляющего устройства и замкнутого электропривода в целом.

5.   Построить частотные характеристики разомкнутой и замкнутой системы рассматриваемого электропривода, как с учетом, так и без учета процесса квантования по времени, оценить полосу частот пропускания контура положения.

6.   Построить графики переходных процессов в электроприводе по отношению к управляющему и возмущающему воздействиям. Под последним понимается изменение момента нагрузки на электропривод. Построение производить для двух случаев: для непрерывного прототипа электропривода и с учетом квантования по времени в цифровой части. Оценить влияние процесса квантования по времени на показатели качества регулирования.

7.   Рассчитать параметры корректирующего устройства по управляющему воздействию для компенсации динамических ошибок слежения.