Курсовая: Теория автоматического управления "Проектирование цифровой следящей системы" - текст курсовой. Скачать бесплатно.
Банк рефератов, курсовых и дипломных работ. Много и бесплатно. # | Правила оформления работ | Добавить в избранное
 
 
   
Меню Меню Меню Меню Меню
   
Napishem.com Napishem.com Napishem.com

Курсовая

Теория автоматического управления "Проектирование цифровой следящей системы"

Банк рефератов / Радиоэлектроника

Рубрики  Рубрики реферат банка

закрыть
Категория: Курсовая работа
Язык курсовой: Русский
Дата добавления:   
 
Скачать
Архив Zip, 288 kb, скачать бесплатно
Заказать
Узнать стоимость написания уникальной курсовой работы

Узнайте стоимость написания уникальной работы

24 Министерство образования Украины Одесский национальный политехнический университет Кафедра компьютеризованных систем управления и автоматики Курсовая работа по дисциплине «Теория автоматического управления» «Проектирование цифровой следящей системы» Выполнил ст. гр. ЗАТ-04 1: П архоменко Виталий Проверил: Андриевский Г . Г . Одесса 200 8 Содержание 1. Аннотация 3стр. 2. Введение 4стр. 3. Задание на выполнение курсовой работы 5стр. 4. Разработка функциональной схемы 6стр. 5. Выбор элементов системы 5.1. Выбор исполнительного двигателя 7стр. 5.2. Выбор усилителя мощности 8стр. 6. Составление передаточных функций элементов нескоректиро- ванной следящей системы 9стр. 7. Расчет последовательного непрерывного корректирующего звена методом ЛАЧХ 7.1. Построение ЛАЧХ заданной системы по виду 11стр. передаточной функции 7.2. Построение желаемой ЛАЧХ 12стр. 7.3. Расчет последовательного корректирующего звена 14стр. 8. Моделирование следящей системы с непрерывным последов а тельным корректирующим звеном 15стр. 9. Определение дискретной передаточной функции корректиру ю щего звена 16стр. 10. Моделирование цифровой следящей системы 18стр. 11. Получение рекуррентного уравнения цифрового корректирующего звена 19стр. 12. Разработка принципиальной схемы цифровой следящей системы 20стр. 13 . Используемая литература 21стр. 14. Приложение 1 15. Приложение 2 16. Приложение 3 17. Приложение 4 Аннотация В настоящее время в различных отраслях промышленности используются автоматические системы управления, функции которых состоят в последовательности или совокупности действий, направленных на выполнение конечной цели. Использование на производстве автоматических систем управления позволяет полностью высвободить участие рабочего, но оставляет за ним роль наблюдения за ходом технологического процесса. При построении автоматических систем управления, а также для дистанционного управления различных механизмов применяют следящие системы. В данной курсовой работе разрабатывается следящая система, согласно заданным техническим условиям. Данная система должна обеспечивать синхронное и синфазное вращение двух осей, мех а нически не связанных между собой. Входом системы является угол пов о рота сельсина-датчика, а выходом - угол поворота выходного вала реду к тора, механически связанного с рабочим механизмом и с ротором сельс и на-приемника. Для обеспечения заданных показателей качества переходного процесса в систему вводится цифровое управляющее (корректирующее) звено. В курсовой работе производится разработка функциональной, структурной и принципиальной электрических схем следящей системы, строятся ЛАЧХ и ЛФЧХ скорректи рованной и нескорректированной системы, приводятся графики переходных функций системы с непрерывным и с дискретным корректирующим звеном. 1. Введение Цель курсовой работы - получить навыки расчета линейных систем автоматическ о го управления с цифровым корректирующим звеном, роль которого может выполнять микропроцессор, управляющая вычислительная машина, или любое специализированное цифровое управляющее устройс т во. В соответствии с заданием необходимо разработать следящую систему, удовлетв о ряющую определенным техническим условиям. Система должна обеспечивать си н хронное и синфазное вращение двух осей, механически не связанных между собой. Входом системы является угол поворота сельсина-датчика, а выходом - угол поворота выходного вала редуктора, механически связанного с рабочим механизмом и с ротором сельсина-приемника. Следящие системы рассматриваемого типа широко применяются для дистанцио н ного управления различными механизмами, а также при построении автоматических систем управления в различных отраслях пр о мышленности. Для обеспечения заданных показателей качества переходного процесса в систему вводится цифровое управляющее (корректирующее) звено. Расчет корректирующего звена проводится методом логарифмических частотных характеристик, разработанным для расчета непрерывных систем управления. Использование данного метода для ра с чета цифрового корректирующего звена основано на предположении о том, что при малом периоде квантования по времени цифровая система по своим свойствам пр и ближается к непрерывной, а при достаточно большом числе цифровых разрядов вычи с лительного устройства нелинейностью, вносимой квантованием сигналов по уровню, можно пренебречь. Современный уровень развития цифровой вычислительной техники позволяет применять в управляющем вычислительном устройстве период квантования непрерывных сигналов по времени порядка 0,01-0,001с., что обычно является вполне достаточным для обеспечения адекватности по динамическим свойствам цифровой и непреры в ной систем . 2. ЗАДАНИЕ НА ВЫПОЛНЕНИЕ КУРСОВОЙ РАБОТЫ 2.1. Цель курсовой работы - проектирование следящей системы, удо в летворяющей заданным техническим условиям. 2.2. Измерительное устройство - сельсинная пара. 2.3. Исполнительный двигатель - двигатель постоянного тока серии МИ. 2.4. Усилитель мощности - электромашинный усилитель с поперечным полем. 2.5. Исходные данные для проектирования системы. 2.5.1 . Статический момент нагрузки объекта управления - = 3 00 [ Нм], 2.5.2. Момент инерции объекта управления – =10 0 [ кг м І] 2.5.3. Максимальная угловая скорость объекта управления - [ ] . 2.5.4. Максимальное угловое ускорение объекта управления - [ ] . 2.5.5. Требования, предъявляемые к качеству процесса управления: время регулирования - [ c ] ; максимальная кинетическая ошибка - . максимальное перерегулирование - %; 3. Разработка функциональной схемы В проектируемой следящей системе в качестве исполнительного дв и гателя (ИД) должен быть использован двигатель постоянного тока серии МИ, в качестве усилителя мощности - электромашинный усилитель с п о перечным полем (ЭМУ). Для измерительного устройства (ИУ) рекоменд у ется использовать сельсинную пару: сельсин-датчик и сельсин-трансформатор (приемник). Так как измерительное устройство работает на переменном токе, а усилитель мощности и исполнительный двигатель - на постоянном токе, то после измерительного устройства должен быть применен фазовый детектор (ФД). Кроме указанных элементов в фун к циональную схему входят корректирующее устройство (КУ), усилитель напряжения (У), редуктор (Р), посредством которого исполнительный двигатель соединяется с объектом управления и ротором сел ь сина-трансформатора, и объект управления (ОУ). Корректирующее устройство представлено тремя блоками: аналого-цифровой преобразователь (АЦП), вычислитель (В) и цифро-аналоговый преобразов а тель (ЦАП). Функциональная схема цифровой следящей системы приведена на рис.1. Рис.1. Функциональная схема цифровой следящей системы 4. Выбор элементов системы 4.1. Выбор исполнительного двигателя Выбор двигателя начинаем с расчета требуемой мощности, которая должна быть достаточной для обеспечения заданных скорости и ускор е ния объекта управления при заданной нагрузке. Требуемая мощность, Вт: где h р - КПД редуктора, h р = 0,72 . По каталогу выбираем ближайший двигатель большей мо щ ности Р н > Р тр и выписываем его паспортные данные: Таблица 1 Тип двигателя; МИ- 4 1 Номинальная мощность (Вт); P н 16 00 Номинальная скорость вращения (об/мин); n н 25 00 Номинальное напряжение (В); U н 22 0 Номинальный ток якоря (А); I н 9 , 5 Сопротивление цепи обмотки якоря (Ом); R д 0 . 93 Момент инерции якоря (кг.м 2 ); J д 0. 03 5 КПД двигателя; д 7 3 Затем последовательно определяем следующие величины: Номинальная угловая скорость двигателя w н [с -1 ] : w н = p ·n н /30 , н = · 25 00/30= 261.8 [ с -1 ] Номинальный момент двигателя М н (Н.м) : М н = 9,55·Р н /n н ; М н =9,55· 16 00/ 25 00= 6 . 112 [ Н.м ] О птимальное передаточное число редуктора i р , при J P = 1.10 -4 [ кг.м 2 ] , Определяем требуемый момент на валу двигателя : Выбранный двигатель нужно проверить, удовлетворяет ли он по моме н ту и скорости в соответствии со сл е дующими условиями: М тр /М н l ; w o max i р / w н a ; где l - коэффициент допустимой перегрузки двигателя по моменту (для двигателя постоянного тока l = 10 ); a - коэффициент допустимого кратковременного увеличения скорости двигателя сверх номинальной, обычно a = 1,2 - 1,5. Проведем проверку двигателя: по моменту - 1.085 / 6.112 = 0. 18 < 10 ; по скорости - 0.5 · 772 . 98 / 261.8 = 1.48 <1,5; В результате проверок двигателя по моменту и скорости видно, что он не перегружен . Следовательно, двигатель МИ-41 выбран правил ь но. 4.2. Выбор усилителя мощности В качестве усилителя мощности используем ЭМУ с поперечным полем. При выборе усилителя необходимо соблюдать следующие условия: 1. Номинальная мощность усилителя должна удовлетворять неравенс т ву Р ун Р н / h д , где h д - КПД двигателя. Р ун = 4 000 [ Вт ]; ( Р н / h д )= ( 16 00/0, 73 = 2192 [ Вт ]< Р ун ; 2. Номинальное напряжение усилителя должно быть больше ном и нального напряжения исполнительного двигателя. Uэму > Uн Uэму =230 , Uн =220; Uэму > Uн ; 3. Номинальный ток усилителя должен быть не меньше, чем номинал ь ный ток двигателя. Iяк > Iн Iяк = 17.4 ; Iн = 9.5 , Iяк > Iн . Учитывая указанные условия выбираем тип ЭМУ (см.табл). Таблица 2 Тип ЭМУ ЭМУ-5 0A3 Номинальная мощность ЭМУ (Р ун , Вт) 4 000 Мощность управления (Р у , Вт) 0,5 Напряжение на выходах ЭМУ ( U эму, В) 230 Ток якоря ЭМУ ( I як , А) 17.4 Сопротивление обмотки управления ( R у , Ом) 22 00 Постоянные времени (Т у , сек.) 0,0 3 Постоянные времени (Т кз , сек.) 0, 17 5. Составление передаточных функций элементов следящей системы 5.1. Исполнительный двигатель Передаточная функция исполнительного двигателя по углу поворота имеет вид (если пренебречь индуктивностью цепи якоря) где К д - коэффициент усиления двигателя, рад/В.с : Т д - электромеханическая постоянная времени: В последней формуле a =1,2 - постоянный коэффициент; J c - cуммарный момент инерции, приведенный к валу двигателя. Тогда: , 5.2. Электромашинный усилитель Передаточная функция ЭМУ К эму - коэффициент усиления ЭМУ по напряжению U эму - напряжение на выходе ЭМУ ; U у - напряжение обмотки упра в ления ЭМУ. , где Р у , R у - соответственно мощность и сопротивление обмотки управл е ния ЭМУ, Т у=0.0 3 [ c ] , Т кз =0.17 [ c ] - постоянные времени обмотки управления и короткозамкн у той обмотки якоря ЭМУ. 5.3. Усилитель Усилитель (на функциональной схеме - У) служит для согласования выходного сигнала ЦАП с входным сопротивлением обмотки управления ЭМУ. Его можно считать безинерционным звеном с передаточной фун к цией W у (Р) = К у . В расчетах принять К у = 1 . 5.4. Фазовый детектор Передаточная функция фазового детектора W фд (P) = К фд , где К фд =1 - коэффициент усиления фазового детектора. 5.5. Измерительное устройство Передаточная функция измерительного устройства W иу (Р)=К иу , где К иу =1 - коэффициент усиления измерительного устройства. 5.6. Редуктор Передаточная функция редуктора W ред (Р)=К ред =1/ i р . Структурная схема нескорректированной следящей системы предста в лена на рис.2. Рис.2. Структурная схема нескорректированной следящей системы 6. Расчет последовательного непрерывного корректирующего звена методом ЛАЧХ Построение логарифмической амплитудно-частотной характеристики (ЛАЧХ) последовательного корректирующего звена проводим в такой последов а тельности. 1. Строим ЛАЧХ заданной (нескорректированной) системы. 2. Строим желаемая ЛАЧХ по заданным показателям качества пер е ходного процесса. 3. Строим ЛАЧХ последовательного корректирующего звена путем графического вычитания ЛАЧХ заданной системы из желаемой ЛАЧХ. 4. По виду ЛАЧХ корректирующего звена определяем его перед а точную функцию (непрерывная). 6.1. Построение ЛАЧХ заданной системы по виду передаточной функции Передаточную функцию разомкнутой системы представляем в виде произведения передаточных функций типовых динамических звеньев (ограничимся случаем, когда в системе отсутствуют колебательные зв е нья и звенья с запаздыванием). Пусть передаточная функция разомкнутой системы имеет вид: Тогда . Построение будем проводить в такой последовательности: 1. Определим сопрягающие частоты w i =1/Т i и отложим их по оси абсцисс в логарифмическом масштабе (Т i - постоянные времени перед а точной функции К з (Р) ). 1=(1/ T у )=(1/0.0 3 )= 33 (1/сек.) lg ( w 1)=1.52 (дек.) 2=(1/ T кз)=(1/0. 17 )= 5.88 (1/ сек.) lg ( w 2)=0. 77 (дек.) 3=(1/ T д)=(1/0.0 77 )= 12.99 (1/сек.) lg ( w 3)=1. 11 (дек.) 2. Отложим точку A 1 с координатами w A1 =1c - 1 и L( w A1 )=20lgК з . Через точку A 1 провести прямую с наклоном -20 дБ/дек. Построенная таким образом прямая линия совпадает с ЛАЧХ при частотах, меньших первой сопрягающей частоты (по порядку их распол о жения на оси частот слева направо). L( w A1 )= 20· lg ( K з)=-39 . 1 7 (дБ). 3. На частоте сопряжения w i характеристика меняет свой наклон либо на +20 дБ/дек, если постоянная времени Т i= 1/ w i находится в числителе исходной передаточной функции, либо на -20 дБ/дек, если постоянная времени Т i находится в знаменателе передаточной функции. Для исследования системы на устойчивость по амплитудно-фазовому критерию устойчивости с помощью логарифмических частотных характ е ристик необходимо кроме ЛАЧХ построить еще логари ф мическую фазо-частотную характеристику (ЛФЧХ). По оси абсцисс откладывается ча с тота в логарифмическом масштабе (используют ту же ось частот, что и для построения ЛАЧХ), а по оси ординат откладывают аргумент ампл и тудно-фазовой характеристики j(w) в градусах или в радианах в лине й ном масштабе. Для рассматриваемого примера j(w) рассчитывается по формуле j(w)= - 90 - arctg T у w - arctg T кз w - arctg T д w ( гр.) j(w)= - 90 - arctg 0.0 3 w - arctg 0. 17 w - arctg 0.0 77 w. , 1 / сек. 0,01 0,05 0,1 0,5 1 5 10 , дек. -2 -1,3 -1 -0,3 0 0,7 1 j(w), гр. -90, 1 6 -90,7 9 -91, 5 9 -97.92 -105.77 - 1 59 . 95 -203,83 6.2. Построение желаемой ЛАЧХ При построении желаемой ЛАЧХ выделяют три области: область ни з ких частот, область средних частот и область высоких частот. Вид ЛАЧХ в каждой из областей по разному влияет на качество системы. В области низких частот вид ЛАЧХ определяет точность работы системы в устан о вившихся режимах. Область средних частот определяет динамические свойства системы (быстродействие, колебательность). Вид ЛАЧХ в о б ласти высоких частот практически мало влияет на качество системы. Построение желаемой ЛАЧХ удобно начинать с области средних ча с тот в такой последовательности: задано, что s max =3 0 % , t р =2с. Для s max =3 0% определяем t р w с / p = 3.2 , откуда следует: w с= 3.2 p/2= 5 . 03 c -1 , lg ( w с )=0.7 01 (дек.), L 1 = 11 (дБ), q = 4 5 . Наносим на ось абсцисс частоту среза w с и проводим через нее пр я мую линию с наклоном -20 дБ/дек . Частота w 5 , ограничивающая область средних частот желаемой ЛАЧХ слева, определяется величиной отрезка L 1 . Частота w 6 , ограничивающая область средних частот справа, определяется величиной отрезка L 2 , при этом | L 2 | L 1 . В области высоких частот желаемую ЛАЧХ нужно строить в виде пр я молинейных отрезков с наклоном, кратным -20 дБ/дек. (т.е. -40, - 60, -80 и т.д.) , таким образом, чтобы разность характеристик желаемой и заданной в пределе при w ® Ґ составляла прямую линию, параллел ь ную оси частот. В области низких частот желаемая ЛАЧХ строится следующим обр а зом: по заданной величине коэффициента усиления системы К с = w оmax /x max =0.5 /0.0 1 =50 определяем величину L A2 =20LgK c =33.9 8 и отмечаем на чертеже точку A 2 c координатами w A2 =1c -1 и L A2 . Через точку A 2 проводим пр я мую линию с наклоном -20 дБ/дек. От точки М, ограничивающей область средних частот слева, пров о дим прямую линию с наклоном -40дБ/дек до пересечения с низкочасто т ной частью желаемой ЛАЧХ. Так как в задании на разработку следящей системы указана максимально допустимая ошибка слежения х max при условии, что входной сигнал может изменяться с максимальной угловой скоростью w o max и с макс и мальным угловым ускорением e o max , то для выполнения этих требований необходимо, чтобы желаемая ЛАЧХ не попадала бы в з а претную область. Запретная область строится следующим образом. Отмечаем на черт е же точку В с координатами: , lg ( w в )= -1. 398 (дек.), . От точки В вправо проводим прямую линию с наклоном -40 дБ/дек, а влево - прямую линию с наклоном -20 дБ/дек. По виду ЛАЧХ желаемой можно записать передаточную функцию н е прерывной скорректированной (желаемой) системы. Для определения передаточной функции желаемой системы воспользуемся программой, написанной на языке BASIC, которая позволяет найти постоянные времени T 1 , Т 2 , Т 3 желаемой передаточной функции по показателям качества s m и t p . При этом передаточная функция записывается в виде Здесь n-степень полинома знаменателя передаточной функции зада н ной части системы (исключая интегрирующее звено); m- число постоянных времени знаменателя передаточной функции зада н ной части системы, меньших по величине, чем постоянная времени Т 3 ; постоянные времени Т 4 , . . . ,Тm определяются соотношениями: Т 4
1Архитектура и строительство
2Астрономия, авиация, космонавтика
 
3Безопасность жизнедеятельности
4Биология
 
5Военная кафедра, гражданская оборона
 
6География, экономическая география
7Геология и геодезия
8Государственное регулирование и налоги
 
9Естествознание
 
10Журналистика
 
11Законодательство и право
12Адвокатура
13Административное право
14Арбитражное процессуальное право
15Банковское право
16Государство и право
17Гражданское право и процесс
18Жилищное право
19Законодательство зарубежных стран
20Земельное право
21Конституционное право
22Конституционное право зарубежных стран
23Международное право
24Муниципальное право
25Налоговое право
26Римское право
27Семейное право
28Таможенное право
29Трудовое право
30Уголовное право и процесс
31Финансовое право
32Хозяйственное право
33Экологическое право
34Юриспруденция
 
35Иностранные языки
36Информатика, информационные технологии
37Базы данных
38Компьютерные сети
39Программирование
40Искусство и культура
41Краеведение
42Культурология
43Музыка
44История
45Биографии
46Историческая личность
47Литература
 
48Маркетинг и реклама
49Математика
50Медицина и здоровье
51Менеджмент
52Антикризисное управление
53Делопроизводство и документооборот
54Логистика
 
55Педагогика
56Политология
57Правоохранительные органы
58Криминалистика и криминология
59Прочее
60Психология
61Юридическая психология
 
62Радиоэлектроника
63Религия
 
64Сельское хозяйство и землепользование
65Социология
66Страхование
 
67Технологии
68Материаловедение
69Машиностроение
70Металлургия
71Транспорт
72Туризм
 
73Физика
74Физкультура и спорт
75Философия
 
76Химия
 
77Экология, охрана природы
78Экономика и финансы
79Анализ хозяйственной деятельности
80Банковское дело и кредитование
81Биржевое дело
82Бухгалтерский учет и аудит
83История экономических учений
84Международные отношения
85Предпринимательство, бизнес, микроэкономика
86Финансы
87Ценные бумаги и фондовый рынок
88Экономика предприятия
89Экономико-математическое моделирование
90Экономическая теория

 Анекдоты - это почти как рефераты, только короткие и смешные Следующий
- Сёма, давай бухнём?
- Но сейчас 4 часа утра!
- Я тебя что, время спрашиваю?
Anekdot.ru

Узнайте стоимость курсовой, диплома, реферата на заказ.

Обратите внимание, курсовая по радиоэлектронике "Теория автоматического управления "Проектирование цифровой следящей системы"", также как и все другие рефераты, курсовые, дипломные и другие работы вы можете скачать бесплатно.

Смотрите также:


Банк рефератов - РефератБанк.ру
© РефератБанк, 2002 - 2016
Рейтинг@Mail.ru