Разработка системы автоматического управления промышленным оборудованием

Содержание

Задание….………………………………………………………………………….4

Введение……………………………………………………………………………5

1.  Принцип построения и структура САУ………………………………………7

2.  Получение математических моделей САУ…………………………………...10

3.  Выбор общего коэффициента передачи системы…………………………….15

4.  Выбор параметров, обеспечивающих заданную статическую точность системы……………………………………………………………………………..18

5.  Количественный анализ свойств системы в частотной области…………….19

6.  Синтез управляющего устройства…………………………………………….28

7.  Моделирование функционирования САУ с использованием ЭВМ………...29

Вывод……………………………………………………………………………….32

Список  используемой литературы……………………………………………….33

Задание

Целью данной курсовой работы является разработка системы автоматического управления промышленным оборудованием. Разрабатываемая САУ, содержащая двигатель ДПЦЯ, должна быть устойчивой, обеспечивать заданные точность отслеживания задающего сигнала и быстродействие.

Исходные данные для расчета содержатся в таблице 1 и таблице 2.

Таблица 1

Параметр	Значение
K0	0,9
T0(T) (c)	0,3
ξ0	0,6
Pн, Вт	600
Uн, В	23
Iян, А	4
nн, об/мин	3000
Rя, Ом	1,06
J*10-4 кГм2	3,6
Lя, Гн	0,0003
Kn	2,5
Tn, с	0,009
Kдс, в/рад	0,8
Kдп, в/рад	1,0
Kдо	1,0
Kр	1/50

Таблица 2

Введение

Основой деятельности любого предприятия, цеха, участка и т.п. является производственный процесс, под которым пони­мают организованную совокупность взаимосвязанных трудовых и технологических процессов, при реализации которых исходные материалы и полуфабрикаты превращаются в законченные изде­лия.

Части производственного процесса, представляющие собой последовательность целенаправленных действий по получению из исходных материалов конечного продукта с требуемыми свой­ствами,  называют технологическим процессом. С функцио­нальной точки зрения производственная система реализует исходный технологический процесс в виде процедур взаимодейст­вия материального, информационного и энергетического потоков.

Совокупность операций любого производственного процесса условно можно разбить на две группы: рабочие операции и опе­рации  управления.

Рабочие операции — это действия, необходимые непосред­ственно для выполнения процесса в соответствии с природой и законами, определяющими ход процесса. Например, процесс обработки деталей, на станке состоит из рабочих операций: за­крепление заготовки (детали), подача резца, снятие стружки и др.

Для достижения цели процесса рабочие операции должны организовываться и направляться действиями другого рода — операциями управления. Так, при изготовлении детали на станке совершаются следующие операции управления: своевременное включение и отключение станка, поддержание заданного числа оборотов заготовки, целенаправленное изменение скорости, на­правление перемещения резца и др. Совокупность операций управления образует процесс управления.

Определяющим фактором повышения эффективности процесса функционирования производственной системы является наличие мобильной и оптимальной по структуре системы управления реаль­ного времени, адекватно отображающей протекающие в системе процессы.

В применении к любому производственному процессу степень автоматизации характеризуется частичным или полным освобожде­нием человека от непосредственного выполнения функций управ­ления производственными процессами и передачей этих функций автоматическим устройствам. Автоматическиминазывают уст­ройства, которые управляют различными процессами и контроли­руют их без непосредственного вмешательства человека. При этом не только высвобождается труд человека, но и повышается ско­рость и точность выполнения операций, значительно возрастает производительность и улучшаются условия труда, а также воз­можна сравнительно быстрая окупаемость первоначальных затрат за счет снижения эксплуатационных расходов и повышения объема и качества выпускаемой продукции.

Автоматизация — процесс совершенствования производства, характеризуемый прежде всего уменьшением потока информации от человека к машине и повышением самостоятельности различ­ных уровней и звеньев управления.

Создание и эксплуатация подобных систем автоматизации на промышленном предприятии перестали быть функциями только специалистов по автоматизированному или автоматическому управ­лению. Они требуют различных форм участия практически всех групп административно-управленческого и инженерно-техничес­кого персонала. Следовательно, современный инженер, даже непо­средственно не связанный по роду своей деятельности с автоматизацией управления, должен обладать достаточно широки­ми знаниями в этой области.

1.  Принцип построения и структура САУ.

Система автоматического управления промышленного назначения (рисунок 1)

состоит из объекта управления, датчиков, управляющего устройства и исполнительных устройств. Для осуществления автоматического управления необходимо знать динамические свойства объекта управления. На основании этих свойств вырабатываются требования к датчикам, исполнительным  и управляющим устройствам.

Рисунок 1. Структура типовой замкнутой САУ   

На рисунке 1 y(t) - вектор управляемых величин, g(t) – вектор задающих величин, e(t) –  величина  отклонения  текущего  значения  управляемой  величины  от  заданной, Uy(t) –  управляющее  воздействие, f(t) –  возмущение,  φ(t) –  управляющее воздействие, непосредственно прикладываемое к объекту управления.

В качестве объекта управления могут быть представлены – манипулятор робота, механизм подачи инструмента металлорежущего  станка,  термопечь, прокатный стан и т.д. Вследствие большого разнообразия управляемых объектов   физическая природа управляемых величин y(t) различна. Это может быть напряжение, ток, температура, давление, линейное или угловое перемещение и т.д. В зависимости от изменения y(t)  объекты управления могут быть устойчивыми, неустойчивыми, обладать запаздыванием, инерционностью, иметь упругие связи и т.д. Для создания САУ

необходимо знать свойства и особенности объектов управления. На основании этих свойств  вырабатывают  требования  к  датчикам, управляющим  и  исполнительным устройствам. Создание конструкций объектов управления относится к специалистам соответствующих отраслей и для  специалистов по  электронике и управлению объект управления считается заданным.

Датчики (измерительные устройства) должны в каждый момент времени выдавать  информацию  в  удобной форме  о  величинах  управляемых  переменных y(t). Если САУ  электронная,  то  это  должны  быть напряжения,  токи, импульсы  определённой частоты или амплитуды. В качестве датчиков могут быть использованы датчики температуры, давления, потенциометрические и индукционные датчики углового положения и т.д.

Сравнивающие  и  управляющие  устройства  вырабатывают  требуемые  значения g(t)  управляемых  величин y(t), получают от датчиков истинную информацию y^*(t)  о величинах y(t), сравнивают требуемые и действительные значения управляемых величин и на основании алгоритма управления формируют управляющие переменные U_y(t).

Приводы или исполнительные устройства воспринимают управляющие переменные U_y(y) и вырабатывают управляющие воздействия, непосредственно прикладываемые к объекту управления.