Бесплатный Банк Рефератов - Разработка системы управления механизмом подъема мостового крана

Главная: Рефераты

Рефераты. Разработка системы управления механизмом подъема мостового крана

Рисунок 5 – Статическая механическая характеристика ДПТ.

- угловая скорость при изменении статического момента

--- угловая скорость при номинальном моменте

2.6 Расчет параметров электропривода.

2.6.1 Основные параметры передаточной функции двигателя.

Задаемся величиной максимального статического тока:

, А (2.56)

Определим сопротивление насыщенного ключа:

, Ом (2.57)

Эквивалентное сопротивление якорной цепи:

,Ом (2.58)

Механическая постоянная времени с учетом приведенного момента инерции:

, с (2.59)

где N– коэффициент учитывающий изменение момента инерции механической части привода в зависимости от загрузки механизма подъема, N=2-8. Принимаем N=3

Электромагнитную постоянную времени определим, как:

,с (2.60)

Относительная постоянная времени

. (2.61)

Коэффициент демпфирования

. (2.62)

2.6.2 Выбор тахогенератора

Условия, необходимые для выбора тахогенератора:

, Вт

Вт;

, рад/с

рад/с;

, кг·м2·10-6

кг·м2·10-6.

Исходя из следующих условий выбираем тахогенератор типа ДПР-42HI-01 со следующими параметрами:

- мощность на валу, Рнтг, Вт……………………...........……………………..4.7

- скорость вращения, Ωнтг, рад/с…………………………..........…………...942

- напряжение питания, Uнтг, В…………………………...........………………27

- ток якоря, Iнтг, А………………………………………..........…………..…0.29

- сопротивление обмотки якоря, Rнтг, Ом………………...........…………….13

- момент инерции, Jнтг, кгм2·10-6……………………….........………..……0.57

- масса, mтг, кг…………………..………………………............……….…….0.15

2.6.3 Определение коэффициентов усиления системы привода.

Определим коэффициент усиления разомкнутой системы

(2.63)

где ΔU – изменение напряжения; D – диапазон регулирования, D = 1000; δ – статическая погрешность, .

,В (2.64)

Определение коэффициента передачи двигателя

, (2.65)

Определим коэффициент передачи тахогенератора

, (2.66)

где Rн – сопротивление входа усилителя, Ом.

Определим коэффициент передачи ШИП совместно с широтно-импульсным модулятором

, (2.67)

где Uзт – напряжение управления, В.

2.6.4 Постоянная времени ШИП

Т.к. запаздывание на выходе ШИП в основном определяется частотой коммутации равной fk=2000 Гц, сам по себе ШИП считаем безинерционным, но в реальной САУ на входе ШИП устанавливается апериодический фильтр, поэтому принимаем

ТШИП=0,0005 с.

2.6.5 Настроим контур тока на технический оптимум

Датчик тока: Iшунта=200 А, Uшунта=25·10-3 В.

Коэффициент усиления усилителя датчика тока: Кудт=100.

Примем максимальный ток электродвигателя равным:

(2.68)

Imax=2·Iн

Imax=2*98=196 А.

(2.69)

,В/А

Определим коэффициент усиления усилителя

, (2.70)

Определим коэффициент усиления регулятора тока и скорости

, (2.71)

2.7 Динамический расчет системы привода.

Рассмотрим динамическую модель разработанной приводной системы:

Рисунок 6 – Динамическая модель приводной системы

Исходные данные для расчета:

Момент инерции нагрузки изменяется, а, следовательно и механическая постоянная характеристического уравнения комплексно-сопряженные и переходные процессы носят колебательный характер. При корни действительные, что соответствует апериодическим переходным процессам. При влияние Тя можно пренебречь, переходные процессы близки к экспоненциальным./5/

(2.72)

Передаточная функция двигателя будет представлена:

(2.73)

Передаточные функции звеньев имеют вид:

регулятор скорости (2.74)

регулятор тока (2.75)

двигатель (2.76)

ШИП (2.77)

тахогенератор (2.78)

датчик тока (2.79)

Для определения устойчивости относительно задающего воздействия по критерию Найквиста необходимо разорвать цепь обратной связи и определить передаточную функцию в разомкнутом состоянии./5/

Схема разомкнутой динамической системы привода приведена рисунке

Рисунок 7 – Разомкнутая динамическая приводная система

Передаточная функция разомкнутой системы будет иметь вид:

(2.80)

Построим ЛАЧХ и ЛФЧХ исходной разомкнутой системы, где

Рисунок 8 – ЛАЧХ и ЛФЧХ исходной системы.

Частота среза wс = 72,6.

Как видно из ЛАЧХ и ЛФЧХ система не устойчива, поэтому требуется применить корректирующее звено, в данном случае ПИД-регулятор.

Рисунок 9 – Схема ПИД-регулятора.

Передаточная функция корректирующего звена будет иметь вид:

(2.81)

где К - коэффициент усиления корректирующего звена К=9

R1=1 (кOм);

R2 =9 (кOм);

Т1 – постоянная времени Т1 =0,027

Т2 - постоянная времени Т2 =0,0026

С1 – емкость конденсатора; С1 = 47∙10-6 (Ф);

С2 – емкость конденсатора; С2 = 3,2∙10-7 (Ф).

Корректирующее звено можно реализовать следующим звеном:

(2.82)

Передаточная функция скорректированной системы будет иметь вид:

. (2.83)

Частота среза желаемая

, (2.84)

где b- коэффициент Солодовникова b=2,5, = 0,15.

=52,3

Рисунок 10 – ЛАЧХ и ЛФЧХ скорректированной системы.

Частота среза .

Запас устойчивости по фазе на частоте среза:

, гр (2.85)

где минимальный запас: 30-40 гр.

Запас устойчивости по амплитуде на частоте среза:

, дБ (2.86)

где минимальный запас – (8 …10) дб.

В результате применения корректирующего звена система имеет достаточные запасы устойчивости по фазе и по амплитуде

Передаточная функция замкнутой системы.

, (2.87)

Рисунок 11 – График изменения вещественной части переходной характеристик системы.

Для расчета переходного процесса в замкнутой системе анализируем вещественную часть переходной характеристики.

(2.88)

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6