Здесь можно найти образцы любых учебных материалов, т.е. получить помощь в написании уникальных курсовых работ, дипломов, лабораторных работ, контрольных работ и рефератов. Так же вы мажете самостоятельно повысить уникальность своей работы для прохождения проверки на плагиат всего за несколько минут.

ЛИЧНЫЙ КАБИНЕТ 

 

Здравствуйте гость!

 

Логин:

Пароль:

 

Запомнить

 

 

Забыли пароль? Регистрация

Повышение уникальности

Предлагаем нашим посетителям воспользоваться бесплатным программным обеспечением «StudentHelp», которое позволит вам всего за несколько минут, выполнить повышение уникальности любого файла в формате MS Word. После такого повышения уникальности, ваша работа легко пройдете проверку в системах антиплагиат вуз, antiplagiat.ru, etxt.ru или advego.ru. Программа «StudentHelp» работает по уникальной технологии и при повышении уникальности не вставляет в текст скрытых символов, и даже если препод скопирует текст в блокнот – не увидит ни каких отличий от текста в Word файле.

Результат поиска


Наименование:


Курсовик Функциональная и структурная схемы системы. Выбор и расчет исполнительного устройства. Выбор двигателя и расчет параметров передаточной функции двигателя. Расчет регулятора и корректирующего звена. Реализация корректирующего вала электродвигателя.

Информация:

Тип работы: Курсовик. Предмет: Схемотехника. Добавлен: 09.03.2009. Сдан: 2009. Уникальность по antiplagiat.ru: --.

Описание (план):


38
Министерство образования и науки Украины
Севастопольский Национальный Технический Университет
Кафедра Технической кибернетики
КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
по курсу «Проектирование систем автоматического управления»
«Проектирование системы автоматического регулирования угла поворота вала электродвигателя»
Выполнила: ст. гр. А - 61з
Брусинов С. Э.
Проверил:
Дубовик С.А.
Оценка ________________
Дата «____»___________
Подпись _______________
Севастополь
2009
ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ

1 Настоящее техническое задание распространяется на разработку и испытание подсистемы автоматического регулирования угла поворота вала электродвигателя.
2 Основанием для разработки является рабочий план курса «Проектирование систем автоматического управления».
3 Технические требования
3.1 Состав системы и требования к конструктивному устройству
3.1.1 Основные части и их назначение:
Датчики (2 шт.) - преобразование угла поворота в электрическое напряжение;
Усилитель напряжения (1 шт.) - формирование ошибки регулирования;
Усилитель мощности (1 шт.) - усиление мощности сигнала, поступающего на двигатель;
Электродвигатель (1 шт.) - исполнительное устройство.
3.1.2 Габариты не должны превосходить размеров 300х200х400 (мм).
3.1.3 Масса не должна превосходить 20 (кг).
3.2 Требуемые показатели качества и точности
Ошибка воспроизведения полиномиального сигнала |(t)| 0.06;
Ошибка воспроизведения гармонического сигнала |S| 0.06;
Ошибка от помехи |N| 0.5;
Минимальная частота помехи = 310 (рад/c);
Время регулирования tР 2 (с);
Перерегулирование системы 15%.
3.3 Номинальный режим работы
Момент инерции нагрузки = 0.5 (кгм2);
Максимальная скорость вращения (рад/с);
Максимальное значения ускорения движения нагрузки (рад/с2);
Максимальный статический момент сопротивления нагрузки (Нм); Требования к надежности
Средний срок безотказной работы 10000 часов.
Возможность устранения неполадок, заменой основных частей и их элементов.
Условия эксплуатации
3.5.1 допускаемые кратковременные воздействия климатических факторов
Рабочий диапазон температур 00 С < t < 400 C;
Максимальное атмосферное давление 900 (мм рт. ст.);
Относительная влажность - 80% при температуре окружающей среды 200 C;
Механические воздействия
Постоянная перегрузка не более 10g;
Переменные перегрузки не более 5g;
Частота вибрации 2 Гц.
Затраты на проектирование неограниченны. Источники финансирования не определены.
Порядок испытаний и ввода в действие
5.1 Провести проверку и контроль параметров
Осуществить контроль сопротивлений и электрической прочности изоляции токоведущих цепей и обмоток электродвигателя;
Осуществить контроль нагрева обмоток или других частей электродвигателя;
Осуществить оценку возникающих при работе машин шумов и вибраций, а также радиопомех.
Осуществить проверку точности отработки заданного угла поворота
Провести ряд испытаний с измерением угла поворота ;
Убедиться в соответствии угла поворота и заданного угла ЗАД.
Министерство образования и науки Украины
Севастопольский Национальный Технический Университет
Кафедра Технической кибернетики
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
к курсовому проекту
по курсу «Проектирование систем автоматического управления»
«Проектирование системы автоматического регулирования угла поворота вала электродвигателя»
Выполнила: ст. гр. А - 61з
Брусинов С. Э.
Проверил:
Дубовик С.А.
Оценка ________________
Дата «____»___________
Подпись _______________
Севастополь
2009
СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
1 ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ И СТРУКТУРНАЯ СХЕМЫ СИСТЕМЫ
2 ВЫБОР И РАСЧЕТ ИСПОЛНИТЕЛЬНОГО УСТРОЙСТВА
2.1 Выбор двигателя
2.2 Расчет параметров передаточной функции двигателя
3 РАСЧЕТ РЕГУЛЯТОРА
4 РАСЧЕТ КОРРЕКТИРУЮЩЕГО ЗВЕНА
4.1 Получение характеристик желаемой ЛАЧХ
4.2 Построение амплитудно-частотных характеристик
4.3 Нахождение передаточной функции регулятора
4.4 Проверка устойчивости и качеств переходного процесса
5 РЕАЛИЗАЦИЯ КОРРЕКТИРУЮЩЕГО УСТРОЙСТВА
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Список используемых источников
ВВЕДЕНИЕ
Системы автоматического регулирования применяются во многих областях современной техники: в авиационной и космической промышленности, для работы в подводных и морских средах, в наземной технике.
Синтез системы автоматического регулирования состоит в выборе структуры и параметров систем регулирования объектами, которые в соответствии с заданными техническими условиями обеспечивают наиболее рациональные характеристики по запасам устойчивости, показателям качества и точности. Сложности решения данной проблемы заключается в том, что при проектировании систем необходимо учитывать множество дополнительных факторов: надёжность функционирования, массу и габаритные размеры, стоимость, возможность работы при вибрации, в агрессивных средах, при значительных перепадах температуры и влажности.
Проектирование представляет собой процесс создания технической документации, опытных образцов и моделей объекта.
Существуют особенности САУ как объектов проектирования. В отличие от других объектов машиностроения и приборостроения, являющимися обычно отдельными устройствами, САУ представляет собой систему из устройств, работающих в режиме управления заданным объектом: объект управления (регулирования), регулятор, или управляющая часть, поддерживает требуемый режим работы объекта управления либо изменяет этот режим в соответствии с заданным законом или программой управления.
При этом большой вес приобретают такие проектные процедуры, как анализ устойчивости, качества и точности САУ, синтез регулятора, построение математических моделей объектов регулирования. При проектировании САУ существенное значение приобретает физическая разнородность и возмущающих воздействий.
Цели и критерии проектирования имеют исключительно важное значение, так как они определяют и направляют весь процесс проектирования. Срок проектирования устанавливается с учетом наискорейшего достижения цели создания САУ на мировом уровне.
В ходе выполнения курсовой работы нужно спроектировать систему автоматического регулирования угла поворота вала электродвигателя (ЭД). Объектом управления такой системы является вращающийся вал, нагруженный моментом . Цель управления состоит в обеспечении угла поворота вала ЭД, близкого к заданной величине , которая может изменяться во времени. Для достижения этой цели необходимо спроектировать систему с обратной связью.
Оценки качества и точности проектируемой системы должны удовлетворять техническому заданию.
1 ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ И СТРУКТУРНАЯ СХЕМЫ СИСТЕМЫ

Первый этап проектирования состоит в выборе элементов этой системы и формировании функциональной схемы.
В курсовом проекте угол поворота вала ЭД должен измеряться с помощью датчика (Д) одного из следующих типов:
потенциометрические;
индукционные (сельсины, вращающиеся трансформаторы, следящие трансформаторы магнесины);
емкостные;
фотоэлектрические.
Назначение этих датчиков состоит в преобразовании угла поворота вала в электрическое напряжение U. Усилитель напряжения (УН) суммирует этот сигнал с заданным и формирует ошибку регулирования . Она усиливается по мощности с помощью усилителя УМ и подается на исполнительный двигатель. Соответствующая функциональная схема приведена на рисунке 1.1.
Рисунок 1.1 - Функциональная схема электродвигателя
Электродвигатель как четырехполюсник характеризуется двумя входными параметрами: - напряжение в цепи якоря и - ток якоря и двумя выходными: М - момент вращения, - угловая скорость вала. Эти характеристики связывают два уравнения четырехполюсника
(1.1)
где частные передаточные функции имеют вид
(1.2)
Уравнения (1.1), (1.2) следуют из дифференциальных уравнений двигателя
(1.3)
где - индуктивность и сопротивление якорной цепи,
- ток якоря,
J - момент инерции якоря и всех жестко соединенных с ним частей,
- электромагнитный вращающий момент двигателя,
M - момент сопротивления нагрузки, приведенной к валу двигателя.
Из приведенных уравнений следует структурная схема системы стабилизации, изображенная на рисунке 1.2, где обозначено
Д1, Д2 - датчики;
Ку - коэффициент усиления;
- угол поворота вала.
Wp(s) - передаточная функция регулятора;
N - высокочастотные шумы,
(s) - передаточная функция двигателя по управлению от напряжения U до угловой скорости вращения якоря ,
(s)- передаточная функция двигателя по возмущению от момента сопротивления на валу двигателя до угловой скорости вращения якоря .
Рисунок 1.2 - Структурная схема системы стабилизации
(1.4)
Параметры этих передаточных функций могут быть определены по характеристикам пускового момента скорости холостого хода - :
(1.5)
Характеристики и приводятся в справочной литературе [1] или в технической документации.
Для обеспечения заданных максимальных значений скорости и ускорения движения нагрузки двигатель на валу должен развивать скорость и момент , определяемые выражениями [2], [3], [4]
(1.6)
, (1.7)
где и - моменты инерции двигателя и редуктора;
- момент инерции нагрузки;
-максимальный момент сопротивления нагрузки;
- передаточное число редуктора;
- коэффициент полезного действия редуктора.
2 ВЫБОР И РАСЧЕТ ИСПОЛНИТЕЛЬНОГО УСТРОЙСТВА

Выбор исполнительного устройства будем осуществлять на основе минимизации требуемого момента инерции на валу двигателя и оптимизации ускорения движения нагрузки по передаточному числу редуктора.
2.1 Выбор двигателя

Исходными данными для выбора двигателя являются:
момент инерции в нагрузке Jн=0.5 (кг•м2)
2) момент в нагрузке = 18 (Нм);
скорость вращения (максимальная) в нагрузке (рад/с);
4) ускорение в нагрузке (рад/с2);
Определяем максимальный момент Мн и мощность Рн в нагрузке.
Мн=Jн +, [Нм] (2.1)
Мн =0.5 2,1+18=19,05 [Нм]
Рн=Мн, [Вт] (2.2)
Рн=19,05 2,1=40,005 [Вт]
Требуемая мощность двигателя определяется по формуле:
Ртр=2 Рн/, [Вт] (2.3)
По полученной мощности Рн определяем К.П.Д. из условия:
Так как Рн<100 Вт, то ?=0.85 и требуемая мощность:
Ртр= 240/0.85=94 [Вт]
Выбор двигателя производится по номинальной мощности двигателя, которая должна быть больше Ртр.
Исходя из этого условия, выбираем двигатель 4ПБ80А1.
Данный двигатель принадлежит к классу двигателей постоянного тока.
Двигатель класса 4ПБ представляет собой двигатель с естественным охлаждением.
Применимые условия эксплуатации - нормальные, соответствующие значениям климатических факторов: высота над уровнем моря до 1000м, температура окружающей среды от 1 до 40 С, относительная влажность 80 % при t=20С.
Показатели надежности:
средний срок службы при наработке 30000 часов не менее 12 лет. Вероятность безотказной работы за период 10000 часов >0.8 при доверительной вероятности 0.7, наработке щеток 0.8, коэффициенте готовности 0.9.
Габариты двигателя:
длина - 385 мм, ширина - 125 мм, высота - 214 мм, масса - 16 кг.
Данный двигатель имеет технические данные:
номинальная мощность, при исполнении Рном = 370 [Вт]
максимальная частота вращения fmax = 4000 [об/мин]
номинальная частота вращения fном = 3000 [об/мин]
4) напряжение Uном = 220 [В]
5) номинальный вращающий момент Мном = 1.2 [Н•м]
момент инерции Jдв = 1.710-2 [кг•м2]
Определим ном : ном=2••fном/60 [рад/c] (2.4)
ном= 23.143000/60=314.159 [рад/c]
Определим хх : хх=2••fmax/60 [рад/c] (2.5)
хх= 23.14 4000/60=418.879 [рад/c]
Момент инерции вычисляется по формуле:
Jд=Jдв+Jp, [кгм2] (2.6)

где Jр - момент инерции редуктора:
Jр=0.1•Jдв, [кгм2]
= 0.1•0.017+0.017=0.0187 [кг•м2]
Вычислим оптимальное число редуктора:
ip= (2.7)
ip==23,88.

Определим максимальный момент двигателя по первой форме уравнения баланса - с использованием приведенного момента инерции:
Мдванip + Мнс/ip, [Н•м] (2.8)
где - момент инерции, приведенный к валу двигателя
Jд+, [кг•м2]
0.019 [кг•м2]
Мдв=0.019•2,1•23,88+18/(23,88•0.85)= 1.8 [Н•м]
Рассчитаем перегрузочную способность по моменту:
??м=Mдв/Мном (2.9)
??м=1.8/1.2=1.5
Данное значение ??м удовлетворяет условию? ??м 3.
Определим перегрузочную способность по скорости:
?
?щ=щd/щном, (2.10)
где щd=?н•ip.
Тогда щd=5•23,88=119
??щ=119/314.159=0.38
Данное значение ??щ удовлетворяет условию? ??щ 1.3?
Так как ??м (2.9)?и??щ (2.10) удовлетворяют указанным ограничениям, то двигатель выбран правильно.
2.2 Расчет параметров передаточной функции двигателя

Эле и т.д.................


Перейти к полному тексту работы



Смотреть похожие работы


* Примечание. Уникальность работы указана на дату публикации, текущее значение может отличаться от указанного.