Тиристорный следящий электропривод

(2.11)Из (2.10) и (2.11) можно определить допустимые значения напряжения стабилизации , опираясь на которые можно затем выбрать марку стабилитронов . (2.12)Учитывая, что в соответствии с заданием (п.6к) напряжение питания операционного усилителя , а также полагая, что , (2.13)получим из (2.12) и (2.13) в числовом виде ограничение на выбор напряжения стабилизации . (2.14)Опираясь на ограничение (2.14) выберем стабилитроны. При выборе также учтем, чтобы их напряжение стабилизации было достаточно близким к 11 В. Тогда операционный усилитель будет работать в достаточно широком диапазоне выходного напряжения, что обеспечит более высокую точность его работы и относительно меньший уровень шумов по отношению к полезному сигналу. Учитывая изложенное, выберем стабилитроны маркиД818Г с напряжением стабилизации , током стабилизации.Используя данные стабилитрона Д818Г, а также формулы (2.11) и (2.8) рассчитаем соответственно напряжение насыщения РС и коэффициент передачи датчика тока: (2.15)2.5 Расчет передаточной функции подсистемы «СИФУ-ТП»2.5.1 Максимальное среднее значение выпрямленного напряжения на выходе ТП2.5.2Сигнал управления (см. рис.1), вырабатываемый РТ и подаваемый на СИФУ, не может превышать напряжения насыщения операционного усилителя, на котором выполнен РТ. Можно принять, что Таким образом, подсистема «СИФУ-ТП» должна обеспечивать возможность получения максимального выпрямленного напряжения при напряжении управления , не превышающем 6,5 В. Примем, что подсистема «СИФУ-ТП» (это – техническое задание для разработчиков данной подсистемы) должна обеспечивать получение максимального выпрямленного напряжения при напряжении управления 2.5.3Тогда коэффициент передачи подсистемы "СИФУ– ТП" составит2.5.4 Постоянная времени подсистемы "СИФУ – ТП"для принятой схемы выпрямления ТП задается соотношением [3]:2.5.5 В этой же литературе предлагается описывать подсистему «СИФУ-ТП» апериодическим звеном2.6 Расчет передаточной функции регулятора тока2.6.1 Постоянная времени регулятора тока рассчитывается по формуле[1]:2.6.2 Передаточная функция регулятора тока задается соотношением:т.е. регулятор тока является пропорционально-интегральным регулятором (ПИ-регулятором).2.7 Расчет передаточной функции регулятора скоростиПередаточная функция регулятора скоростизадается соотношением [1]:где в соответствии с заданием (пунктк, указанный выше) коэффициент передачи тахогенератора . Таким образом, регулятор скорости является пропорциональным регулятором (П-регулятором).3 РАСЧЕТ РЕГУЛИРОВОЧНЫХ И МЕХАНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК3.1 Расчет регулировочных характеристик (РХ)подсистемы «ТП-ДПТ»Регулировочные характеристикиподсистемы «ТП-ДПТ»– это зависимость угловой частоты вращенияотугла управления ТП при условии, что остальные величины являются константами.Уравнение регулировочных характеристик подсистемы «ТП-ДПТ» имеет вид (см. формулу 3–32, с. 79 из [4]):– падение напряжения на открытом тиристоре; – момент сопротивления на валу ДПТ, создаваемый рабочей машиной (механической нагрузкой).Запишем уравнение регулировочных характеристикподсистемы «ТП-ДПТ»в числах, учитывая, что (см. п.2.1.16) и (см. п.2.5.1)Для построения регулировочных характеристикподсистемы «ТП-ДПТ»воспользуемся средой МатЛаб.U_po = 602/2.39; % 301/2.39; ВdeltaU_T = 1.2; % B, падение напряжения на открытом тиристореMc1 = 5.4*14.3;Mc = [-Mc1 0 Mc1];%Расчет регулировочных характеристик «ТП-ДПТ»for i= 1:3;for j = 1:40; alfa(j) = 180*(-1/2+j/40); omega(i,j) = U_po*sin(-pi/2+j*pi/40)-1.2-0.945*Mc(i);%/(2.49^2);endendfigure plot(alfa,omega(1,:),alfa,omega(2,:),'--',alfa,omega(3,:)) grid ontitle('Регулировочные характеристики ТП-ДПТ')xlabel('alfa, град')ylabel('Угловая частота вращения, omega')Диапазон изменения угла управления ТП должен изменяться в пределах от до . Семейство регулировочных характеристик построено при условии, что параметром семейства является момент сопротивления, принимающий три значения:, , где – номинальный электромагнитный момент ДПТ.Номинальный электромагнитный момент ДПТ рассчитать по формулеРассчитаем по формулеГрафики семейства регулировочных характеристик для подсистемы «ТП-ДПТ 2ПФ160МГ» показаны на рис. 9.Рисунок 9 – Регулировочные характеристики ТП – ДПТ3.2 Расчет регулировочных характеристик ТСЭРегулировочные характеристики ТСЭ – это зависимость угловой частоты вращенияДПТ отсигнала задания при условии, что остальные величины являются константами. Уравнение регулировочных характеристик ТСЭ получено при условиях: 1) контуры тока и скорости настроены на технический оптимум; 2) отсутствует ограничение якорного тока, и имеет следующий вид [6 формула (3-156), с. 169]:Рисунок 9 – Регулировочные характеристики Вчислахуравнениерегулировочные характеристикиТСЭимеетвидВ среде МатЛаб было построено семейство регулировочных характеристик ТСЭ при условии, что параметром семейства является момент сопротивления, принимающий три значения:, , где – номинальный электромагнитный момент ДПТ.%Расчет регулировочных характеристик ТСЭfor i= 1:3;for j = 1:40; Uzc(j) = j*.5; omega1(i,j) = 3.17*j*.5 - Mc(i)*4*0.007*5.4/(2.39^2)/0.046;endendfigureplot(Uzc,omega1(1,:),Uzc,omega1(2,:),'--',Uzc,omega1(3,:))grid ontitle('Pегулировочныe характеристик ТСЭ')xlabel('Uzc, B')ylabel('Угловая частота вращения, omega')Диапазон изменения сигнала задания должен находиться в таких пределах, чтобы угловая скорость при изменялась в диапазоне от до Можно превысить диапазон на 5-10% так, чтобы ближайшее большее целое к оканчивалось на 0. Зафиксировать верхнюю границу диапазона сигнала задания .Графики семейства регулировочных характеристик ТСЭ приведены на рис. 10.Верхняя граница диапазона сигнала задания 𝑈з,𝑚ax= 20.Рисунок 10 – Регулировочные характеристики ТСЭОценим ошибку регулирования скорости ТСЭ, контуры тока и скорости которого настроены на ТО. Из уравнения регулировочных характеристик ТСЭ следует, что угловая скорость ТСЭ ω зависит от двух слагаемых. Погрешности реализации этих слагаемых и определяют указанную ошибку. Величины 𝑈з,с и 𝐾тг, входящие в первое слагаемое, реализуются с весьма малой погрешностью. Величины, входящие во второе слагаемое, имеют большие погрешности и являются нестабильными в ходе работы ТСЭ, т.е. второе слагаемое вносит основной вклад в ошибку регулирования скорости ТСЭ.Из всех величин второго слагаемого наиболее нестабильным является момент сопротивления , который может изменяться при работе ТСЭ в пределах от до Поэтому можно оценивать ошибку регулирования скорости ТСЭ по формуле3.3 Расчет механических характеристик подсистемы«ТП–ДПТ»Механическая характеристика подсистемы «ТП–ДПТ» – это зависимость угловой скорости ДПТ от электромагнитного моментаM.Уравнение механических характеристик подсистемы «ТП–ДПТ» можно получить из п. 3.1, заменив момент на момент МВ числах уравнение механических характеристикподсистемы «ТП–ДПТ»имеет видСкрипт в среде МатЛаб выглядит следующим образом:%Расчет механических характеристик «ТП–ДПТ»for i= 1:3;for j = 1:40; alfa(j) = 180*(-1/2+j/40); omega1(i,j) = 121*sin(-pi/2+j*pi/40) -1.25 - 0.477*Mc(i);endendfigureplot(alfa,omega1(1,:),alfa,omega1(2,:),'--',alfa,omega1(3,:))grid ontitle('механическиe характеристик «ТП–ДПТ')xlabel('alfa, град')ylabel('Угловая частота вращения, omega')Семейство графиков механических характеристикподсистемы «ТП–ДПТ»приведено на рис.11. Параметром семейства является угол управления выпрямителем, принимающий соответственно значения: –90ᴼ, –45ᴼ, 0ᴼ, 45ᴼ, 90ᴼ. По графикам, приведенным на рис. 6, определим жесткость механических характеристикподсистемы «ТП – ДПТ 2ПФ160МГ», Рисунок 11 – Механические характеристикиподсистемы «ТП – ДПТ 2ПФ160МГ»3.4 Расчет механических характеристик ТСЭМеханические характеристикиТСЭ – это зависимость угловой скорости ДПТ от электромагнитного моментаM.Уравнение механических характеристикТСЭ можно получить из п. 3.2, заменив момент на момент М, в результате чего получимВ числах уравнение механических характеристик ТСЭ имеет видfor i= 1:3;for j = 1:40; Uzc(j) = j*.5; omega1(i,j) = 3.17*j*.5 - 0.291*Mc(i);endendfigureplot(Uzc,omega1(1,:),Uzc,omega1(2,:),'--',Uzc,omega1(3,:))grid ontitle('механическиe характеристик «ТП–ДПТ')xlabel('Uzc, B')ylabel('Угловая частота вращения, omega')Семейство графиков механических характеристикТСЭприведено на рис.12. Параметром семейства является сигнал задания .По графикам, приведенным на рис. 12, определим жесткость механических характеристикТСЭРисунок 12 – Механические характеристики подсистемы «ТП – ДПТ»Таким образом, введение подчиненного управления увеличило жесткость механических характеристик ТСЭ в раза по сравнению с жесткостью механических характеристик разомкнутой подсистемы «ТП-ДПТ». ЗАКЛЮЧЕНИЕИсходя из поставленных целей, была проделана работа по определению передаточной функции корректирующего устройства. Введение подчиненного управления увеличило жесткость механической характеристики ТСЭ в 2 раза по сравнению с жесткостью механической характеристики разомкнутой подсистемы «ТП-ДПТ».Кроме того, были определены передаточные функции замкнутой системы и корректирующего устройства. Был проведен анализ систем до и после коррекции. По результатам анализа можем сказать, что скорректированная система удовлетворяет заданным показателям качества.Список использованной литературыСалтыков А.Н. Электромагнитные и электромашинные устройства автоматики: задания и методические указания к выполнению курсовой работы и лабораторных работ / А.Н. Салтыков, А.В. Ямщиков. – Челябинск: Издательский центр ЮУрГУ, 1989, 71 с.Лебедев А.М. Следящие электроприводы станков с ЧПУ / Лебедев А.М., Орлова Р.Т., Пальцев А.В. – М.: Энергоатомиздат, 1988, 223 с.]; Москаленко В.В. Автоматизированный электропривод: учебник для вузов / В.В. Москаленко. – М.: Энергоатомиздат, 1986. – 416 с., формула (3-156), с. 169 Сабинин Ю.А. Электромашинные устройства автоматики: Учебник для вузов / Ю.А. Сабинин. – Л.: Энергоатомиздат. Ленингр.отделение, 1988 г. – 408 с.Салтыков А.Н. Электромагнитные и электромашинные устройства автоматики: задания и методические указания к выполнению курсовой работы и лабораторных работ / А.Н. Салтыков, А.В. Ямщиков. – Челябинск: Издательский центр ЮУрГУ, 1989, 71 с.Каталог продукции TSZI [Электронный ресурс]. // Электронный каталог производителя. – URL: https://tszi.ru/catalog/tszi/tszi-10-0.htmlКаталог продукции КАЗ Экспорт [Электронный ресурс]. // Электронный каталог производителя. – URL: http://kazexport.com/catalog/?p=тиристоры-силовые/тиристоры-т112-т122-т132-т142 Система подчинненого регулирования параметров электропривода [Электронный ресурс] // Электронная глава. – URL: https://studfile.net/preview/4200964/page:8/Датчики скорости [Электронный ресурс] // Электронная глава. – URL: https://studfile.net/preview/4200964/page:6/