Расчет систем автоматического управления электрическим подвижным составом: Методические указания к курсовому и дипломному проектированию

Министерство путей сообщения Российской

Федерации

Петербургский

Государственный Университет путей сообщения.

А.Я.Якушев

Расчет систем автоматического управления электрическим

подвижным составом.

Методические указания к курсовому и дипломному проектированию.

Санкт-Петербург

2001

СОДЕРЖАНИЕ

          1.Общие указания.

          2.Принципиальные и функциональные схемы систем автоматического управления.

          2.1.Принципиальные раcчетные схемы электрических цепей систем автоматического управления.

          2.2.Функциональные схемы систем автоматического управления.

          3.Расчёт статических характеристик и динамических параметров систем автоматического управления.

          3.1.Расчёт статических характеристик и динамических параметров Объекта управления.

          3.2.Расчёт статических характеристик и динамических параметров Исполнительного устройства.

          3.3. Расчёт статических характеристик и динамических параметров Элементы обратные связи.

          3.4. Расчёт статических характеристик и динамических параметров Регулятора и преобразователя сигналов.

          4.Расчёт статических характеристик систем автоматического управления.

          4.1.Графоаналитический расчёт статических характеристик систем автоматического управления.

          4.2.Расчёт ошибок регулирования и коэффициентов усиления систем автоматического управления.

          5.Расчёт частотных и динамических характеристик систем автоматического управления.

          5.1.Составление и преобразование структурной схемы системы автоматического управления.

          5.2.Расчёт и построение логарифмических частотных характеристик.

          5.3.Расчёт динамических характеристик систем автоматического управления.

          6.Расчет параметров корректирующих цепей системы автоматического управления.

6.1. Расчет и построение логарифмических частотных характеристик скорректированной системы и корректирующего устройства.

          6.2. Расчет параметров корректирующих цепей.

          6.3. Расчет логарифмических частотных характеристик и переходных процессов скорректированной системы.

          Литература.

1.Общие указания

Цель проектирования - приобретение практических навыков расчёта упрощённых систем автоматического управления (САУ), применяемых на электрическом подвижном составе (ЭПС).

1.1 Основные задачи проектирования

          - разработка принципиальной расчётной схемы электрических цепей и функциональной схемы системы автоматического управления;

          - расчёт статических, динамических, частотных характеристик ос­новных элементов и системы автоматического управления;

          - оценка устойчивости системы автоматического управления и каче­ства процессов регулирования;

          - разработка мероприятий по улучшению динамических свойств сис­темы автоматического управления с заданными показателями качества про­цессов регулирования;

1.2 Содержание задания на проектирование

          1.Тип ЭПС, количество, тип и группировка тяговых электродвигателей (ТЭД), передаточное число тяговой передачи.

          2.Расчётный режим работы ЭПС (ток ТЭД, скорость движения).

          3.Задача автоматического управления и закон регулирования.

          4.Уровень и пределы изменения напряжения контактной сети, расчётные пара­метры.

          5.Расчётные параметры источников питания цепей возбуждения тяго­вых электродвигателей.

          6.Расчётные параметры элементов обратных связей.

          7.Требуемые показатели качества регулирования: время регулирова­ния и относительное максимальное перерегулирование.

1.3 Содержание проекта

          1.Принципиальная расчётная схема электрических цепей и расчётная функциональная схема системы автоматического управления.

          2.Расчёт статических характеристик и динамических параметров эле­ментов систем автоматического управления.

          3.Расчёт статических характеристик системы автоматического управ­ления.

          4.Составление и преобразование структурной схемы системы автоматического управления.

          5.Расчёт и построение логарифмических частотных характеристик ра­зомкнутой САУ. Оценка качества процессов регулирования САУ по ЛУХ

6. Расчет переходных процессов выходной переменной при ступенчатых изменениях возмущающих воздействий. Оценка качества регулирования САУ.

          7.Расчёт параметров корректирующих устройств и разработка схем­ных решений для улучшения качества регулирования системы автоматиче­ского управления.

          8.Расчёт переходных процессов выходной переменной для исходной и скорректированной систем автоматического управления при ступенчатых изменениях задающих и возмущающих воздействий.

          В пояснительной записке надо привести все расчёты и обоснования принятых решений, необходимые схемы, графики и диаграммы.

1.4 Перечень обязательных схем и графиков

          1.Принципиальная расчётная схема электрических цепей системы ав­томатического управления (включая корректирующее устройство).

          2.Функциональная схема автоматического управления(включая корректирующее устройство).

          3.Структурная схема системы автоматического управления - исходная и преобразованная.

          4.Логарифмические амплитудно- и фазо-частотные характеристики разомкнутой системы - исходной и скорректированной для граничных значений заданного диапазона изме­нения скорости движения.

          5.Расчётные графики переходных процессов выходной переменной при ступенчатых изменениях возмущающих воздействий в исходной и скорректированной системах автоматического управления для граничных значений за­данного диапазона изменения скорости движения.

          Графики должны быть начерчены на линованной (миллиметровой) бумаге. Условные обозначения, размеры схем, масштабы графиков должны соответствовать требованиям ЕСКД.

          В расчётах надо применять международную систему физических еди­ниц (СИ).

2. Принципиальные и функциональные схемы систем

автомати­ческого управления

2.1.Принципиальные расчётные схемы электрических цепей систем

ав­томатического управления

          В курсовом проекте в соответствии с заданием необходимо выпол­нить расчёт системы стабилизации тока рекуперации электрического торможения электровозов ВЛ-10 или  автоматического управле­ния электрическим      

рекуперативным торможением (САУРТ) электровозов ВЛ-11^м .

Упрощённая принципиальная схема системы стабилизации тока реку­перации электровоза ВЛ-10 показана на рис.1.Функционирование этой схемы рассмотрено в (§ 28).

          Регулирование величины тока рекуперации производится изменением сопротивления r_р регулировочного резистора в цепи обмотки независи­мого возбуждения (ОНВ) генератора возбуждения В посредством тормоз­ной рукоятки контроллера машиниста.

          Обратная связь, обеспечивающая стабилизацию тока рекуперации, осуществляется обмотками противовозбуждения (ОПВ) генератора возбуж­дения В.