Статический и динамический расчет системы автоматического управления положением объекта

В качестве диодов для выпрямителей возьмем диоды марки Д218, параметры которых приведены в таблице 19.

 

Таблица 19

Обозначение	Тип диода	Номинальные значения		Рассчитанные значения
VD1-VD8	Д218	Iпр.ср.мах, мА	Uобр.мах, В	Iпр, мА	Uвх, В
		100	1000	25	15

 

Параметры выбранных конденсаторов приведены в таблице 20.

Таблица 20

Обозначение	Тип	Емкость, мкФ	Отклонение, %	Номинальное напряжение, В
С1	К53-18	10	20	30
С2	К53-18	10	20	30
C3	К10-17а	1	20	30
C4	К10-17а	1	20	30
С5	К53-18	110	20	30
С6	К53-18	110	20	30

 

Таким образом, полученная схема блока питания представлены на рисунке 20.

 

 

Рисунок 20

Элементами входной цепи трансформатора Т1 блока питания являются плавкий предохранитель F1, индикатор сети HL1 и ключ SW1.

В качестве предохранителя используем плавкий предохранитель марки НПН2-60, технические параметры которого приведены в таблице 21.

Таблица 21

Номинальный ток предохранителя, А	Номинальный ток плавких вставок, А	Наибольший ток отключения, кА
40	40	10

 

 

6 Компьютерное моделирование

 

Компьютерное моделирование является мощным средством анализа и синтеза  систем автоматического управления и регулирования. Оно позволяет:

проводить более подробное по сравнению  с теоретическими методами исследование САР и САУ на этапах проектирования и модернизации;

учитывать влиянии внешних воздействий, производимых на систему, а также  изменение параметров последней  всвязи с этими воздействиями;

определять погрешность, статические  и динамические характеристики системы.

Компьютерный синтез позволяет  проводить сравнение разных видов  коррекции с целью выявления  наиболее подходящего варианта, а  также определять параметры КУ для  обеспечения заданных показателей.

Моделирование – это замещение  реальной системы ее моделью с  целью последующего изучения свойств  системы по ее модели.

В данном курсовом проекте было произведено  компьютерное моделирование в программном  пакете Simulink системы MatLab 6.5. На вход системы было подано синусоидальное воздействии с амплитудой 0,436 рад и частотой 26,16 рад/c. На рисунке 21 изображена схема исследуемой модели с встречно – параллельной коррекцией. График входного и выходного сигналов приведен на рисунке 22.Как видно из результатов моделирования, графики почти совпадают, то есть погрешность очень мала, что говорит о правильном выборе элементной базы системы и о правильном расчете корректирующего устройства.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7 Описание принципиальной схемы

 

Принципиальная схема состоит  из сельсина – датчика типа БД1404 и сельсина - приемника типа БС1405,предварительного усилителя, собранного на микросхеме К140УД6 DA3 и резисторах С2-33Н R7, R9, R11, разностного усилителя, собранного на микросхеме К140УД6 DA6 и резисторах С2-33Н R12, R13, R14, R16, компенсационного усилителя, собранного на микросхеме К140УД6 DA1 и резисторах С2-33Н R1, R2, R3, дополнительного усилителя в цепи местной обратной связи, собранного на микросхеме К140УД6 DA10 и резисторах С2-33Н R27, R28, R30, R31, усилителя мощности, собранного на комплиментарной паре транзисторов КТ3102Б и КТ3107И, микросхеме К140УД6 DA9 и резисторах С2-33Н R23, R24, R26, R29, двигателя типа АДП-362 M2, блока питания, построенного на интегральной микросхеме К142ЕН6 DA5, диодах Д218 VD1-VD8, конденсаторах К53-18 C1,C2, C5, C6 и К10-17а С3, С4, модулятора и демодулятора, собранных на микросхеме К140УД6 DA2 и DA7 и резисторах С2-33Н R4, R5, R6, R10, R18, R19, R20, R21 а также обратной связи, включающей тахогенератор ТГП 32-25-0,1 M1, активный фильтр, построенный на микросхеме К140УД6 DA8, конденсаторах К53-18 C7, C8, резисторах С2-33Н R22, R25, ключ, построенный на транзисторах КП304 VT1 и КТ3102Б VT2, диоде Д218 VD1 и резисторах С2-33Н R15, R17, детектор нуля, собранный на микросхеме К140УД6 DA4, стабилитронах КС133Г VD11, VD12 и резисторе R8.

На ротор сельсина – датчика  подается сигнал в виде угла поворота α. Со статора сельсина приемника, соединенного с сельсином - датчиком по трансформаторной схеме, снимается напряжение, пропорциональное рассогласованию, то есть ошибке между задающем и регулируемым воздействием. Затем сигнал ошибки поступает на вход первого каскада предварительного усилителя (усилителя напряжения), где усиливается в 1,82 раза. Далее сигнал, проходя через усилитель, необходимый для компенсации ослабления, вносимого замкнутой цепью коррекции, усиливается в 10,3 раза и поступает на демодулятор для преобразования в сигнал постоянного тока. Затем после прохождения разностного усилителя, который сравнивает сигналы с цепи коррекции и основной цепи, сигнал поступает на демодулятор для преобразования в сигнал переменного тока. После этого сигнал поступает на усилитель мощности, который состоит из операционного усилителя, усиливающего сигнал в 10,9 раза и комплиментарной пары транзисторов, усиливающей сигнал по току до нужного уровня.

После прохождения через усилитель  мощности, сигнал поступает на обмотку  управления исполнительного элемента, которым является электродвигатель, а затем через понижающий редуктор на объект управления.

Одновременно с исполнительного  электродвигателя сигнал поступает  на корректирующее устройство, роль которого выполняет тахогенератор и активный фильтр, выполненный на микросхеме К140УД6А. По цепи главной обратной связи сигнал поступает на ротор сельсина - приёмника, со статора которого снимается сигнал рассогласования, поступающий в системы для отработки.

В системе предусмотрен блок питания, выполненный на трансформаторе Т1. С него снимается вторичное напряжение постоянного тока 110В для питания электродвигателя и элемента сравнения. Для питания микросхем предусмотрен блок питания, состоящий из трансформатора, выпрямителя, сглаживающих фильтров и стабилизатора напряжения. В первичную цепь трансформатора Т1 включен плавкий предохранитель, который нужен для защиты системы в случае изменения входного напряжения трансформатора. Также в эту цепь включен индикатор сети и ключ, замыкающий или размыкающий цепь.

 

 

 

 

Заключение

 

При выполнения курсовой работы были изучены основные этапы проектирования систем автоматического управления. В процессе разработки системы управления положением объекта был произведен выбор и расчет основных элементов. В ходе проектирования первоначально была разработана система на основе характеристик реальных элементов. Выбранные элементы из условия обеспечения заданных параметров системы (ошибка, скорость вращения, момент и др.) не могут обеспечить устойчивость системы в целом. Также неустойчивость системы была подтверждена проверкой с помощью критерия Найквиста. Для обеспечения устойчивости в систему была введена коррекция без изменения основной базы элементов путем введения местной обратной связи.

В результате выполнении всех этапов курсовой работы была спроектирована система управления положением объекта, удовлетворяющая всем требованиям, предъявленным в техническом задании.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список  использованных источников

 

1. Выгода Ю.А. Расчёт систем управления / Б.А. Малёв.

Н.В. Мясникова. – Пенза: издательство  ПГУ. 2002.

2. Справочник: резисторы, конденсаторы, трансформаторы, дроссели,

коммутационные устройства / под  редакцией Н.Н. Акимова,

Е.П. Ващюкова- Минск: Беларусь, 1994.

3. Справочник по полупроводниковым диодам, транзисторам и интегральным схемам/ Под ред. Н. Н. Горюнова. – М: Энергия, 1979, 744 с.
4. Гусев В.Г  Электроника:  Учеб. Пособие для вузов / В. Г.Гусев,            Ю.М. Гусев       М.:В.Ш., 1982.
5. Гутников В.С. Интегральная электроника в измерительных устройствах. - Ленинград: Энергоатомиздат, 1988.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Приложение А

(обязательное)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Система автоматического управления положением объекта

Схема электрическая принципиальная