Система регулирования частоты вращения двигателя постоянного тока

 Министерство высшего и среднего специального образования  РФ

Саратовский Государственный  Технический Университет

Балаковский Институт Техники, Технологии и Управления

Факультет: вечерне - заочный

Кафедра: Управление и Информатика в Технических системах

КУРСОВОЙ  ПРОЕКТ

По курсу:  Локальные системы управления

Тема:    Система регулирования частоты вращения двигателя постоянного тока

                                                                           Выполнила ст. гр УИТ – 52в

Допущена к защите                                              Защитила с оценкой

Руководитель проекта                                                

      »                         2002 г.                                «       »                           2002г.

 

 

2002 г.

 СОДЕРЖАНИЕ

Введение ……………………………………………………………………………..3

1  Техническое задание ……………………………………………………………. 4

2 Выбор элементов системы, обоснование выбора, расчет передаточных функций элементов …………………………………………………………………5

2.1 Микропроцессор………………………………………………………………....5

2.2 Операционный усилитель……………………………………………………….5

2.3 Тиристорный преобразователь………………………………………………….6

2.4 Двигатель постоянного тока…………………………………………………….8

2.5 Тахогенератор…………………………………………………………………..10

3 Структурная схема локальной системы и исследование ее на устойчивость .12

3.1  Структурная схема неизменяемой части системы ………………………….12

3.2  Исследование системы на устойчивость……………………………………..12

3.3  Построение переходного процесса и оценка качества системы……………13

4 Синтез системы…………………………………………………………………...15

4.1 Построение ЛАЧХ неизменяемой части системы…………………………....15

4.2 Построение желаемой ЛАЧХ и анализ системы……………………………..16

4.3 Построение ЛАЧХ, расчет передаточной функции корректирующего устройства…………………………………………………………………………..17

4.4 Анализ системы с корректирующим устройством…………………………..19

Заключение ………………………………………………………………………. .22

Литература ………………………………………………………………………....23

Приложение…………………………………………………………………………24

ВВЕДЕНИЕ

В настоящее время в промышленности применяются  тысячи различных типов систем автоматического регулирования (САР),  которые обеспечивают  высокую эффективность производственных процессов.

По назначению автоматизированные системы  можно условно разделить на системы измерения, системы контроля, системы технической диагностики и системы управления. Причем, каждая из перечисленных систем может включать в себя и другие системы.

          Системы подчиненного регулирования сочетают в себе достоинства методов последовательной коррекции с возможностью ограничения координат движения осуществляемых с помощью каскадных включений регуляторов так, что выходное напряжение предыдущего регулятора является заданием для последующего. Под координатами движения здесь понимают выходные значения звеньев системы регулирования, изменяющиеся во времени, например,  n,  I  и  т. д.

          На вход каждого регулятора подаются сигналы заданного и действительного значений регулируемого параметра, причем предыдущий регулятор вырабатывает сигнал задания для последующего регулятора. Способ подчиненного регулирования позволяет легко вводить ограничения параметров, а также относительно просто осуществлять расчет и реализацию системы.

1 ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ

Для того, чтобы разработать систему автоматического регулирования или управления нужно задаться техническими данными для данной системы: “Система регулирования частоты вращения двигателя постоянного тока“ выбираем функциональную схему (рисунок 1). Проектирование системы будем вести методом синтеза, когда по требованиям к системе сразу же выбирают наилучшую структуру и параметры.

МП

ОУ

ТУ

ДПТ

 U_з                                         DU                      U₂                        Iя                       n

                                                                                          

ТГ

         U₃ 

 

МП – микропроцессор;

          ОУ – операционный  усилитель;

ТУ  - тиристорный преобразователь;

ДПТ - двигатель постоянного тока;

ТГ – тахогенератор.

Рисунок 1 - Функциональная схема.

          Микропроцессор  сравнивает фактическое значение управляемой величины с заданным и, при их рассогласовании, выдает сигнал в систему с целью устранения возникшего рассогласования. Отрегулированный сигнал коррекции поступает на  операционный усилитель, где усиливается, далее сигнал поступает на тиристорный преобразователь. Тахогенератор обрабатывает сигнал, поступающий с двигателя постоянного тока, и подает на микропроцессор действительное значение управляемой величины. Обратная связь в системе является средством, позволяющим эффективно управлять объектом в условиях случайных воздействий.

2  ВЫБОР ЭЛЕМЕНТОВ СИСТЕМЫ

2.1 Микропроцессор

Микропроцессор – программно-управляемое устройство обработки информации, выполненное на одном или нескольких кристаллах, способное выполнять большое количество функциональных операций. Выпускается типовой ряд микропроцессоров с различным быстродействием, числом разрядов, входов, выходов и т. п. Выбираем микропроцессор 8051АН/72710 [6, 204].

Микропроцессор 8051АН/72710:

- разрядность слова данных …………………….. …………….8;

- технология……………………………………………………...n-МОП;

- емкость встроенного ОЗУ ……………………………….……1К´8  бит´разряд;

- число основных команд ……………………………………….62;

- максимальная тактовая частота……………………………….10000 к Гц;

- наибольшее время выполнения команды …...………………..6,8 мк с;

- число уровней прерывания……………………… ……………4;

- напряжение питания …………………………………………...5В.

          В выбранном микропроцессоре (микропроцессорном комплекте) присутствуют АЦП, ЦАП и алгоритм преобразования.

           Примем передаточную  функцию микропроцессора равной единице.

          .                                                                                                  (1)

2.2 Операционный усилитель

          Операционный  усилитель – усилитель постоянного тока, предназначенный для работы с глубокой отрицательной связью и выполнения ряда математических операций над входным сигналом (умножение на постоянный коэффициент, суммирование, вычитание, интегрирование,  дифференцирование,  нелинейное  преобразование  и  т. д.).

          Выбираем прецизионный операционный усилитель К551УД1А [5, 90], предназначенный для использования в контрольно–измерительных  системах.    

          Операционный усилитель К551УД1А:

- минимальное напряжение питания , U _{п min} …………………...……….5 B;

- максимальное напряжение питания , U _{п max}………..………………….17 В;

- мощность потребления в режиме покоя , P _п …………….…………….160 мВт;

- типовое напряжение смещения нуля , U _смещ ………………………….. 1,5 мВ ;

- типовой входной ток смещения , I_смещ………………………………...…100 нА;

- коэффициент усиления , k _u………………………………………...…….110;

- типовое входное сопротивление ,  R _вх……………………..……………1М Ом.

          Передаточную функцию операционного усилителя принимаем равной коэффициенту  усиления:

                                                                                              (2)