Проектирование системы автоматического регулирования угла поворота вала электродвигателя

«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 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. 1.2 Габариты не должны превосходить размеров 300х200х400 (мм). 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 (кгм2); Максимальная скорость вращения (рад/с); Максимальное значения ускорения движения нагрузки (рад/с2); Максимальный статический момент сопротивления нагрузки (Нм); 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 &#61546;; Убедиться в соответствии угла поворота &#61546; и заданного угла &#61546;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.