Главная » Каталог    
рефераты Разделы рефераты
рефераты
рефератыГлавная

рефератыБиология

рефератыБухгалтерский учет и аудит

рефератыВоенная кафедра

рефератыГеография

рефератыГеология

рефератыГрафология

рефератыДеньги и кредит

рефератыЕстествознание

рефератыЗоология

рефератыИнвестиции

рефератыИностранные языки

рефератыИскусство

рефератыИстория

рефератыКартография

рефератыКомпьютерные сети

рефератыКомпьютеры ЭВМ

рефератыКосметология

рефератыКультурология

рефератыЛитература

рефератыМаркетинг

рефератыМатематика

рефератыМашиностроение

рефератыМедицина

рефератыМенеджмент

рефератыМузыка

рефератыНаука и техника

рефератыПедагогика

рефератыПраво

рефератыПромышленность производство

рефератыРадиоэлектроника

рефератыРеклама

рефератыРефераты по геологии

рефератыМедицинские наукам

рефератыУправление

рефератыФизика

рефератыФилософия

рефератыФинансы

рефератыФотография

рефератыХимия

рефератыЭкономика

рефераты
рефераты Информация рефераты
рефераты
рефераты

Курсовая: Исследование системы программного регулирования скорости вращения рабочего органа шпинделя

ИНСТИТУТ ИНТЕГРАЦИИ МЕЖДУНАРОДНЫХ ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫХ ПРОГРАММ КГНУ Кыргызско-Американский Факультет Компьютерных Технологий и ИНТЕРНЕТ (КАФ-ИНТЕРНЕТ)
Курсовая: Исследование системы программного регулирования скорости вращения рабочего органа шпинделя
Курсовая работа По курсу: « Основы теории управления » Тема: « Исследование системы програмного регулирования скорости вращения рабочего органа шпинделя » Выполнил: студент гр. КИС-3-97 Краснов И.С. Проверил: преподаватель Алишеров С. А. Бишкек – 1999 СОДЕРЖАНИЕ: ВВЕДЕНИЕ.......................................................................2 Исходные данные................................................................3 1.Структурная схема системы....................................................5 2. Определение коэффициента усиления электронного усилителя по заданной точности. 7 3. Определение устойчивости системы методом Михайлова А.Б......................9 4. Коррекция системы..........................................................10 4.1. Построение ЛАЧХ корректирующего устройства.............................10 4.1.1. ЛАЧХ разомкнутой нескоректированной системы Lнс (w).................10 4.1.2. ЛАЧХ желаемой системы Lж(w)..........................................11 4.1.3. ЛАЧХ корректирующего устройства Lк(w)................................12 4.2. Техническая реализация корректирующего устройства......................13 I-Звено:......................................................................13 II-Звено:.....................................................................14 III-Звено:....................................................................14 IV-Операционный усилитель:....................................................15 4.3. Проверка правильности выбора корректирующих звеньев......................16 5. Построение переходного процесса и определение прямых показателей качества. 17 ЗАКЛЮЧЕНИЕ....................................................................18 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ.............................................................19

ВВЕДЕНИЕ

Курс теории автоматического управления ставит своей целью ознакомить с общими принципами построения систем автоматического управления, с процессами в этих системах и методами их исследования. Принципы построения систем автоматического управления связаны с общими законами управления, значение которых выходит далеко за пределы технических задач. Теория автоматического управления сформировалась в самостоятельную науку, в первую очередь на основе изучения процессов управления техническими устройствами. Изучение принципов построения и исследования систем автоматического управления в курсе ОТУ проводится на основе рассмотрения управления различными техническими устройствами, и первое понятие, которое конкретизирует довольно широкое поле деятельности этого курса является автоматическое регулирование. Под автоматическим регулированием понимают поддержание на определенном уровне или изменение по закону некоторых переменных характеристик (регулируемых величин) в машинах и агрегатах без участия человека с помощью различного рода технических средств. Рассматриваемые принципы управления имеют более широкий общий смысл и могут быть применены при изучении процессов управления в совершенно иных системах, например, в биологических, экономических, социальных и др.

Исходные данные

Курсовая: Исследование системы программного регулирования скорости вращения рабочего органа шпинделя

Задана система програмного регулирования скорости вращения рабочего органа шпинделя. Рис. 1 На рис.1 использованы следующие обозначения: ü ОВ ЭМУ – обмотка возбуждения ЭМУ. ü ЭМУ - электромагнитный усилитель. ü Д - двигатель постоянного тока ü ОВД – обмотка возбуждения двигателя. ü Р – редуктор. ü ТГ – тахогенератор. ü У – электронный усилитель. ü E - ошибка рассогласования. ü V - скорость изменения напряжения. ü М – момент инерции шпинделя. Система регулирования работает следующим образом: с электронного усилителя У усиленный сигнал рассогласования Е поступает на обмотку возбуждения ЭМУ (ОВ ЭМУ), ток, проходящий через ОВ ЭМУ меняется, изменяя тем самым величину магнитного потока, действующего на ротор электромагнитного усилителя (ЭМУ) - увеличивая или уменьшая скорость его вращения, и в зависимости от этих изменений меняется скорость и направление вращения двигателя (Д). Двигатель (Д), редуктор (Р), тахогенератор (ТГ) и шпиндель находятся в жесткой механической связи, поэтому изменения в скорости и в направлении вращения двигателя вызывают соответствующие изменения в скорости и в направлении вращения рабочего органа шпинделя, а также в работе тахогенератора (ТГ), который передвигает ползунок реостата в сторону изменения ошибки несогласования E. Требуется: 1. Составить структурную схему и вывести уравнения, которыми описываются отдельные элементы и вся система регулирования в целом. Определить коэффициент усиления усилителя из заданной точности. 2. Определить устойчивость и качество переходных процессов в системе с помощью частотных методов. 3. Скорректировать систему. 4. Построить переходный процесс в системе и оценить его качество. Дано:

Тэ1

Тэ2

Тд

Кэму

Кд

Кред

Ктг

E,%

V

0,10, 72,54320,10,40,5

1.Структурная схема системы.

На основании принципиальной схемы (рис. 1) составим структурную схему (рис. 2) и рассмотрим все ее элементы для получения передаточной функции всей системы.

Курсовая: Исследование системы программного регулирования скорости вращения рабочего органа шпинделя

Рис. 2 1.1 Усилитель. Курсовая: Исследование системы программного регулирования скорости вращения рабочего органа шпинделя Курсовая: Исследование системы программного регулирования скорости вращения рабочего органа шпинделя Курсовая: Исследование системы программного регулирования скорости вращения рабочего органа шпинделя (1) где Ky – коэффицент усиления электронного усилителя. 1.2 ЭМУ Курсовая: Исследование системы программного регулирования скорости вращения рабочего органа шпинделя Курсовая: Исследование системы программного регулирования скорости вращения рабочего органа шпинделя (2) где Кэму- коэффицент передачи ЭМУ; Тэ1,Тэ2 - постоянная времени ЭМУ. 1.3 Двигатель Курсовая: Исследование системы программного регулирования скорости вращения рабочего органа шпинделя Курсовая: Исследование системы программного регулирования скорости вращения рабочего органа шпинделя (3) где Кдв- коэффицент передачи двигателя постоянного тока. Тдв - постоянная времени двигателя 1.4 Редуктор Курсовая: Исследование системы программного регулирования скорости вращения рабочего органа шпинделя Курсовая: Исследование системы программного регулирования скорости вращения рабочего органа шпинделя (4) где Кред - коэффициент передачи редуктора 1.5 Тахогенератор Курсовая: Исследование системы программного регулирования скорости вращения рабочего органа шпинделя Курсовая: Исследование системы программного регулирования скорости вращения рабочего органа шпинделя (5) где Ктг - коэффициент передачи тахогенератора Пользуясь (рис. 2) и формулами (1-5) составим передаточную функцию разомкнутой системы Курсовая: Исследование системы программного регулирования скорости вращения рабочего органа шпинделя (6) Подставив исходные значения, получим Курсовая: Исследование системы программного регулирования скорости вращения рабочего органа шпинделя (7) 2. Определение коэффициента усиления электронного усилителя по заданной точности. Установившаяся ошибка замкнутой САУ складывается из двух составляющих: Курсовая: Исследование системы программного регулирования скорости вращения рабочего органа шпинделя (8) где Курсовая: Исследование системы программного регулирования скорости вращения рабочего органа шпинделя -ошибка от задающего воздействия, Курсовая: Исследование системы программного регулирования скорости вращения рабочего органа шпинделя -ошибка от возмущения f(t). Передаточная функция замкнутой системы по ошибке будет иметь вид: Курсовая: Исследование системы программного регулирования скорости вращения рабочего органа шпинделя пусть f(t)Курсовая: Исследование системы программного регулирования скорости вращения рабочего органа шпинделя 0, тогда Курсовая: Исследование системы программного регулирования скорости вращения рабочего органа шпинделя (9) Для любого воздействия ошибку можно найти с помощью коэффициентов ошибок, когда Курсовая: Исследование системы программного регулирования скорости вращения рабочего органа шпинделя (10) Из 9 и 10 получаем: Курсовая: Исследование системы программного регулирования скорости вращения рабочего органа шпинделя (11) С1,С2,С3,.-коэффициенты ошибок, которые можно найти по следующим выражениям: Курсовая: Исследование системы программного регулирования скорости вращения рабочего органа шпинделя Курсовая: Исследование системы программного регулирования скорости вращения рабочего органа шпинделя Так как мы имеем статическую систему, то Курсовая: Исследование системы программного регулирования скорости вращения рабочего органа шпинделя (12) По условию Курсовая: Исследование системы программного регулирования скорости вращения рабочего органа шпинделя , тогда Курсовая: Исследование системы программного регулирования скорости вращения рабочего органа шпинделя Подставим полученное значение в (7): Курсовая: Исследование системы программного регулирования скорости вращения рабочего органа шпинделя Тогда передаточная функция замкнутой системы будет: Курсовая: Исследование системы программного регулирования скорости вращения рабочего органа шпинделя (13) 3. Определение устойчивости системы методом Михайлова А.Б. Характеристическое уравнение системы имеет вид: Курсовая: Исследование системы программного регулирования скорости вращения рабочего органа шпинделя где Курсовая: Исследование системы программного регулирования скорости вращения рабочего органа шпинделя Курсовая: Исследование системы программного регулирования скорости вращения рабочего органа шпинделя (14) Заменив в (14) комплексную переменную р мнимой переменной jw, получим функцию мнимого переменного jw, в котором w может принимать любое значение от + Курсовая: Исследование системы программного регулирования скорости вращения рабочего органа шпинделя до - Курсовая: Исследование системы программного регулирования скорости вращения рабочего органа шпинделя : Курсовая: Исследование системы программного регулирования скорости вращения рабочего органа шпинделя Курсовая: Исследование системы программного регулирования скорости вращения рабочего органа шпинделя (15) Так как Курсовая: Исследование системы программного регулирования скорости вращения рабочего органа шпинделя Курсовая: Исследование системы программного регулирования скорости вращения рабочего органа шпинделя , то четные степени jw вещественны, а нечетные линейны Курсовая: Исследование системы программного регулирования скорости вращения рабочего органа шпинделя Разделив вещественную часть от мнимой получим: Курсовая: Исследование системы программного регулирования скорости вращения рабочего органа шпинделя , где Курсовая: Исследование системы программного регулирования скорости вращения рабочего органа шпинделя -вещественная часть функции А(jw) Курсовая: Исследование системы программного регулирования скорости вращения рабочего органа шпинделя -мнимая часть функции А(jw) Критерий Михайлова можно сформулировать в виде условия перемежаемости корней, т.е. если W0,W2,W4 - упорядоченные корни мнимой составляющей А(jw), а W1 и W2 - упорядоченные корни вещественной составляющей А(jw), то для устойчивости системы необходимо и достаточно выполнения неравенства: Курсовая: Исследование системы программного регулирования скорости вращения рабочего органа шпинделя (16) Корни Курсовая: Исследование системы программного регулирования скорости вращения рабочего органа шпинделя W0=-4.342; W2=0; W4=4.342. Корни Курсовая: Исследование системы программного регулирования скорости вращения рабочего органа шпинделя W1=-10.989; W3=10.989. Подставив Курсовая: Исследование системы программного регулирования скорости вращения рабочего органа шпинделя в (16): Курсовая: Исследование системы программного регулирования скорости вращения рабочего органа шпинделя Видим, что неравенство не верно, значит условные устойчивости не выполняется. Отсюда следует, что система неустойчива и нуждается в коррекции.

4. Коррекция системы.

Выбираем последовательную коррекцию. Коррекция системы состоит из нескольких этапов: 1. Построение ЛАЧХ корректирующего устройства. 2. Техническая реализация корректирующего устройства 3. Проверка правильности выбора корректирующих звеньев.

4.1. Построение ЛАЧХ корректирующего устройства

Чтобы построить ЛАЧХ корректирующего устройства необходимо: 1. Построить ЛАЧХ разомкнутой нескоректированной системы Lнс (w). 2. Построить ЛАЧХ желаемой системы Lж(w). 3. Путем графического вычитания Lж-Lнс получить ЛАЧХ корректирующего устройства Lк(w). 4.1.1. ЛАЧХ разомкнутой нескоректированной системы Lнс (w). ЛАЧХ разомкнутой нескоректированной системы будет иметь вид: Lнс(w)=20 lg /Курсовая: Исследование системы программного регулирования скорости вращения рабочего органа шпинделя / Для построения Lнс найдем опорные частоты: Курсовая: Исследование системы программного регулирования скорости вращения рабочего органа шпинделя Курсовая: Исследование системы программного регулирования скорости вращения рабочего органа шпинделя Курсовая: Исследование системы программного регулирования скорости вращения рабочего органа шпинделя 20lgK = 20lg249=48 дб

4.1.2. ЛАЧХ желаемой системы Lж(w).

ЛАЧХ желаемой системы построим по методу Солодовникова. Пусть величина перерегулирования переходного процесса равна G=25%, а время регулирования системы должно быть меньше постоянной времени двигателя, чтобы он успевал обрабатывать управляющее воздействие, т.е. Курсовая: Исследование системы программного регулирования скорости вращения рабочего органа шпинделя По номограммам Солодовникова (рис.3) определим tp, запас по фазе Курсовая: Исследование системы программного регулирования скорости вращения рабочего органа шпинделя и запас по амплитуде Lзап : Курсовая: Исследование системы программного регулирования скорости вращения рабочего органа шпинделя Курсовая: Исследование системы программного регулирования скорости вращения рабочего органа шпинделя Курсовая: Исследование системы программного регулирования скорости вращения рабочего органа шпинделя Курсовая: Исследование системы программного регулирования скорости вращения рабочего органа шпинделя Частота среза ЛАЧХ находится из условия: Курсовая: Исследование системы программного регулирования скорости вращения рабочего органа шпинделя ЛАЧХ желаемой системы разбивается на три участка: ü Низкочастотный участок строиться с наклоном –20Vдб\дек, где V – порядок астатизма системы. Т.к. в данной системе V=0, то наклон будет – 0 дб\дек. ü Среднечастотный участок строится с наклоном – 20дб\дек до пересечения с линиями Курсовая: Исследование системы программного регулирования скорости вращения рабочего органа шпинделя с некоторым запасом. ü Высокочастотный участок строится из расчета наименьшей разницы с Lнс (w) Построение ЛАЧХ желаемой системы начинают со среднечастотного участка. Построение ЛАЧХ показано на рис 4. По ЛАЧХ Lж(w) можно найти передаточную функцию желаемой системы: Курсовая: Исследование системы программного регулирования скорости вращения рабочего органа шпинделя Курсовая: Исследование системы программного регулирования скорости вращения рабочего органа шпинделя Курсовая: Исследование системы программного регулирования скорости вращения рабочего органа шпинделя Курсовая: Исследование системы программного регулирования скорости вращения рабочего органа шпинделя

4.1.3. ЛАЧХ корректирующего устройства Lк(w).

Из формул передаточная функция корректирующего устройства будет иметь вид: Курсовая: Исследование системы программного регулирования скорости вращения рабочего органа шпинделя где Курсовая: Исследование системы программного регулирования скорости вращения рабочего органа шпинделя Для проверки запасов по фазе и амплитуде необходимо построить ЛФЧХ желаемой системы (рис.4). Курсовая: Исследование системы программного регулирования скорости вращения рабочего органа шпинделя

Курсовая: Исследование системы программного регулирования скорости вращения рабочего органа шпинделя

Курсовая: Исследование системы программного регулирования скорости вращения рабочего органа шпинделя

1.1-24.8
2.5-47.3
10-85.1
130-181.1
При частоте, на которой Курсовая: Исследование системы программного регулирования скорости вращения рабочего органа шпинделя пересекает Курсовая: Исследование системы программного регулирования скорости вращения рабочего органа шпинделя запас по амплитуде системы равен Lзап =16.5 дб, т.е. запас по амплитуде соблюдается по сравнению с заданным (16 дб). Запас по фазе находится как расстояние между точками Курсовая: Исследование системы программного регулирования скорости вращения рабочего органа шпинделя и Курсовая: Исследование системы программного регулирования скорости вращения рабочего органа шпинделя на частоте среза Wс=20. Получено значение Курсовая: Исследование системы программного регулирования скорости вращения рабочего органа шпинделя , т.е. запас по фазе также соблюдается по сравнению с заданным ( Курсовая: Исследование системы программного регулирования скорости вращения рабочего органа шпинделя ). 4.2. Техническая реализация корректирующего устройства. Следующим этапом коррекции системы является реализация корректирующего устройства, которое представляет собой набор четырех-полюсников. Представим передаточную функцию корректирующего устройства в виде набора звеньев: Курсовая: Исследование системы программного регулирования скорости вращения рабочего органа шпинделя

I-Звено:

Курсовая: Исследование системы программного регулирования скорости вращения рабочего органа шпинделя

Выберем RC-цепочку, представленную на рис. 5 своей принципиальной схемой и логарифмической амплитудно-частотной характеристикой.
Курсовая: Исследование системы программного регулирования скорости вращения рабочего органа шпинделя
Рис.5

II-Звено:

Курсовая: Исследование системы программного регулирования скорости вращения рабочего органа шпинделя Выберем RC-цепочку, представленную на рис. 6 своей принципиальной схемой и логарифмической амплитудно-частотной характеристикой.
Курсовая: Исследование системы программного регулирования скорости вращения рабочего органа шпинделя
Рис. 6

R5
III-Звено:

Курсовая: Исследование системы программного регулирования скорости вращения рабочего органа шпинделя Выберем RC-цепочку, представленную на рис. 7 своей принципиальной схемой и логарифмической амплитудно-частотной характеристикой.
Курсовая: Исследование системы программного регулирования скорости вращения рабочего органа шпинделя
Рис. 7 Т.о. коэффициент усиления корректирующего звена будет: Курсовая: Исследование системы программного регулирования скорости вращения рабочего органа шпинделя необходимо ввести операционный усилитель, чтобы получить Кк=0,014.

IV-Операционный усилитель:

Принципиальная схема операционного усилителя и его краткая форма представления показана на рис. 8. Определим его параметры:
Курсовая: Исследование системы программного регулирования скорости вращения рабочего органа шпинделя
Курсовая: Исследование системы программного регулирования скорости вращения рабочего органа шпинделя
Курсовая: Исследование системы программного регулирования скорости вращения рабочего органа шпинделя
Рис. 8 После чего схема корректирующего устройства будет иметь вид:

Курсовая: Исследование системы программного регулирования скорости вращения рабочего органа шпинделя

Рис. 9 4.3. Проверка правильности выбора корректирующих звеньев. Проверка правильности выбора корректирующих звеньев состоит из трёх этапов: ü Построить ЛАЧХи всех корректирующих звеньев. ü Построить результирующую ЛАЧХ Lрез(w). ü Сравнить Lрез с ЛАЧХ корректирующего устройства Lк(w). Курсовая: Исследование системы программного регулирования скорости вращения рабочего органа шпинделя Из рис.10 можно сделать вывод, что корректирующие звенья выбраны правильно. 5. Построение переходного процесса и определение прямых показателей качества. Перехолным процессом называется реакция системы на подачу ко входу единичного скачка 1(t):
Курсовая: Исследование системы программного регулирования скорости вращения рабочего органа шпинделя
Построим переходный процесс с помощью компьютерной программы и определим прямые показатели качества (рис. 11). К прямым показателям качества относятся: 1. Время регулирования: Курсовая: Исследование системы программного регулирования скорости вращения рабочего органа шпинделя при Курсовая: Исследование системы программного регулирования скорости вращения рабочего органа шпинделя Определяется точкой последнего попадания графика h(t) в пятипроцентную зону G=0,05. Задано tp=0,4, а получено по графику (рис. 11) tp=0,35. 2. Относительное перерегулирование Курсовая: Исследование системы программного регулирования скорости вращения рабочего органа шпинделя Определяется величиной выброса hmax относительно Lуст. Задано G=25%, а получено G=0%. 3. Максимальное перегулирование : Lmax=1 4. Время наступления Lmax : tmax=0.2

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Мной рассмотрена система программного регулирования рабочим органом шпинделя. Я построил и описал систему, отвечающую всем качественным требованиям варианта № 7.Были получены определенные значения и показатели, характеризующие данную систему. В частности: q для заданной точности был найден коэффициент усиления всей системы. q по структурной схеме была получена передаточная функция разомкнутой системы Курсовая: Исследование системы программного регулирования скорости вращения рабочего органа шпинделя , а по последней - передаточная функция замкнутой системы Ф(Р). q система была проверена на устойчивость частотным методом Михайлова, и в последствии для неё было выбрано последовательное корректирующее устройство q для системы был построен переходной процесс, по которому я определил прямые показатели качества системы. Работа содержит достаточно информативные графики и рисунки, которые совместно с текстовым пояснением и формулами помогают легко разобраться в сути данного исследования.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

  1. Методические указания по курсовой работе.
  2. Воронов А.А. “Основа и теория автоматического управления” Часть 1, Москва 1965г.
  3. Теория автоматического управления под редакцией А.В. Петушила, Часть 1, Москва 1968г.
рефераты Рекомендуем рефератырефераты

     
Рефераты @2011