Всё сдал! - помощь студентам онлайн Всё сдал! - помощь студентам онлайн

Реальная база готовых
студенческих работ

pencil
Узнай стоимость на индивидуальную работу!
icon Цены в 2-3 раза ниже
icon Мы работаем
7 дней в неделю
icon Только проверенные эксперты

Проектирование системы автоматического управления для технологического процесса сборки радиоэлектронных

Тип Реферат
Предмет Коммуникации и связь
Просмотров
982
Скачиваний
467
Размер файла
209 б
Поделиться

Проектирование системы автоматического управления для технологического процесса сборки радиоэлектронных

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ

Харьковский национальный университет радиоэлектроники

Факультет

"Электронные аппараты"

Кафедра ТАПР

РАСЧЕТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

К КУРСОВОМУ ПРОЕКТУ

по дисциплине: "Основы автоматики"

на тему: "Проектирование САУ для технологического процесса сборки РЭА"

Харьков 2009

РЕФЕРАТ

Курсова робота: 19 с., 8 мал., 2 табл., 3 джерела.

Об'єкт дослідження – система стеження.

Ціль роботи - проектування системи стеження, що задовольняє заданим технічним умовам.

Метод дослідження - синтез, моделювання перехідних процесів у САК, розрахунок і дослідження послідовної коригувальної ланки.

Для розрахунку системи стеження необхідно: розробити функціональну та структурну схеми системи стеження; вибрати елементи схеми, розрахувати передаточні функції; побудувати ЛФЧХ нескоректованої системи, бажаної системи й послідовної коригувальної ланки; дослідити систему на стійкість; визначити показники якості отриманої системи

СИСТЕМА СТЕЖЕННЯ, СИСТЕМА АВТОМАТИЧНОГО КЕРУВАННЯ, САУ, ПЕРЕХІДНА ХАРАКТЕРИСТИКА, ПЕРЕДАТОЧНА ФУНКЦІЯ, ПЕРЕРЕГУЛЮВАННЯ, РЕГУЛЮВАННЯ, ЗАПАС СТІЙКОСТІ ПО ФАЗІ, ЗАПАС СТІЙКОСТІ ПО АМПЛІТУДІ, ЛАЧХ, ЛФЧХ послідовної коригувальної ЛАНКи.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

1. ПОРЯДОК РАСЧЕТА СИСТЕМЫ СЛЕЖЕНИЯ

1.1 Разработка функциональной схемы

1.2 Выбор исполнительного двигателя

1.3 Выбор усилителя мощности

2. СОСТАВЛЕНИЕ ПЕРЕДАТОЧНЫХ ФУНКЦИЙ ЭЛЕМЕНТОВ СИСТЕМЫ СЛЕЖЕНИЯ

2.1 Исполнительный двигатель

2.2 Электромашинный усилитель

2.3 Усилитель

2.4 Фазовый детектор

2.5 Измерительный прибор

2.6 Редуктор

3. РАСЧЕТ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОГО НЕПРЕРЫВНОГО КОРЕКТИРУЮЩЕГО ЗВЕНА МЕТОДОМ ЛОГАРИФМИЧЕСКОЙ АМПЛИТУДНО-ЧАСТОТНОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ

3.1 Проверка заданной системы слежения

3.2 Построение ЛАЧХ заданной (нескорректированной) системы

3.3 Построение желаемой ЛАЧХ

3.4 Построение запрещенной области

3.5 Расчет последовательного корректирующего звена

4. МОДЕЛИРОВАНИЕ СИСТЕМЫ СЛЕЖЕНИЯ С НЕПРЕРЫВНЫМ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫМ СКОРРЕКТИРОВАНЫМ ЗВЕНОМ

4.1 Моделирование переходных процессов в скорректированной САУ

Выводы

Перечень ссылок


ВВЕДЕНИЕ

Цель курсового проектирования – получение навыков расчета линейных, нелинейных и импульсных систем автоматического управления (САУ), предназначенных для автоматизации производственных процессов, а также для управления механизмами общепроизводственного назначения, проектирования систем слежения для автоматического регулирования; научиться синтезировать промышленные регуляторы, моделировать переходные процессы в САУ. Задачи курсового проекта – синтезирование, моделирование переходных процессов в САУ.

Проектирование следящей системы охватывает широкий круг вопросов - от математической постановки задачи до рабочих чертежей и их окончательной отработки по результатам испытаний опытных образцов. Поэтому, естественно, в многочисленных исследованиях, связанных с проектированием систем различного назначения, рассматриваются лишь отдельные аспекты этой большой проблемы.

Система слежения такого типа широко используется для дистанционного регулирования разными механизмами, а также при построении автоматических систем регулирования в разных отраслях промышленности. Использование систем слежения для автоматического регулирования, для решения задач автоматизации производственных процессов содействует появлению технико-экономического эффекта, значение которого определяется особенностями самих объектов регулирования, которые используются при производстве электронных средств.


1. ПОРЯДОК РАСЧЕТА СИСТЕМЫ СЛЕЖЕНИЯ

1.1 Разработка функциональной схемы

В системе слежения, котороя проектируется как исполнительное устройство, используется двигатель постоянного тока (Д) серии МИ, как усилитель мощности электромашинный усилитель с поперечным полем (ЭМУ). Для измерительного устройства (ИУ) рекомендуется использовать сельсильную пару: сельсин-первичный измерительный преобразователь и сельсин-трансформатор (приемник). Поскольку измерительное устройство работает на переменном токе, то после измерительного устройства должен использоваться фазовый детектор (ФД). Кроме указанных элементов в функциональную схему входят управляющее устройство, усилитель напряжения (У), редуктор (Р), при помощи которого исполнительный соединяется с объектом управления и ротором сельсина-трансформатора, и объект управления (ОУ).

Функциональная схема системы слежения представлена на рисунке 1.1.

Рисунок 1.1–Функциональная схема системы слежения (-входной сигнал).

1.2 Выбор исполнительного двигателя

Выбор двигателя начинаем с расчёта необходимой мощности, которая должна быть достаточной для обеспечения заданных скоростей и ускорений объекта управления при заданной нагрузке.

Необходимая мощность , Вт(1.1):

,(1.1)

где – коэффициент полезного действия (КПД) редуктора =0,72

По каталогу [1, приложение А] выбираем двигатель большей мощности и вписываем его паспортные данные в таблицу 1.3.

Таблица 1.1 – Паспортные данные двигателя МИ-51

Pнноминальная мощность, (Вт)3200
nнноминальная скорость вращения, (об/мин)1500
Uнноминальное напряжение, (В)220
Iнноминальный ток якоря, (А)17,10
Rдсопротивление цепи обмотки якоря, (Ом)0.460
Jдмомент инерции якоря, (кг·м2)0.0125
hдКПД двигателя82

Последовательно определяем следующие величины:

1. wн – номинальная угловая скорость двигателя(1.2):


,(1.2)
,

2. Мн – номинальный момент двигателя(1.3):

,(1.3)
,

3. iр –оптимальное передаточное число редуктора(1.4):

,(1.4)

где Jp= 10-4[кг×м2] – момент инерции редуктора.

4. Мнеобх – необходимый момент на валу двигателя(1.5):

,(1.5)

Выбранный двигатель проверяем, удовлетворяет ли он по моменту и скорости в соответствии со следующими условиями:

, , (1.6)

где l – коэффициент допустимой перегрузки двигателя по моменту (для двигателя постоянного тока l=10,0);

а – коэффициент допустимого кратковременного увеличения скорости двигателя сверх номинала, обычно а=1,20–1,50.

1.3 Выбор усилителя мощности

Как усилитель мощности используется ЭМУ с поперечным полем. При выборе усилителя необходимо придерживаться условий:

- номинальная мощность усилителя Рун должна удовлетворять неравенству:

,(1.7)

где hд – КПД двигателя.

- номинальное напряжение усилителя должно быть не меньше, чем номинальное напряжение исполнительного двигателя;

- номинальный ток усилителя должен быть не меньше, чем номинальный ток двигателя.

Исходя из этих условий, выбираем тип ЭМУ[1, приложение В], данные заносим в таблицу 1.4.

Таблица 1.2 – Технические данные ЭМУ-50А3 с поперечным полем

Pупмощность ЭМУ, (кВт)4
Pумощность управления, (Вт)0.5
Uнапряжение, (В)230
Iнток якоря, (А)17.4
Rдсопротивление цепи обмотки управления, (Ом)0.74
Ту, Тк.з.постоянные времени, (с)0.03, 0.17

2. СОСТАВЛЕНИЕ ПЕРЕДАТОЧНЫХ ФУНКЦИЙ ЭЛЕМЕНТОВ СИСТЕМЫ СЛЕЖЕНИЯ

2.1 Исполнительный двигатель

Передаточная функция исполнительного двигателя по углу поворота имеет вид(2.1) (если не учитывать индуктивности цепи якоря):

,(2.1)

где - коэффициент усиления двигателя, равный(2.2):

,(2.2)
,

-электромеханическая постоянная времени, равная(2.3):

,(2.3)

где a=1,2- постоянный коэффициент;

;(2.4)
;
;(2.5)
;

Jс- суммарный момент инерции, приведенный к валу двигателя, вычисляемый по формуле:

,(2.6)
.

Таким образом получим электромеханическую постоянную времени:

Передаточная функция имеет вид:

2.2 Электромашинный усилитель

ЭМУ с поперечным полем служит для усиления и преобразования сигнала рассогласования к величине, достаточной для управления исполнительным двигателем.

Передаточная функция ЭМУ(2.7):

(2.7)


где Ту, Ткз- постоянные времени обмотки управления и короткозамкнутой обмотки якоря ЭМУ,

КЭМУ- коэффициент усиления ЭМУ по напряжению(2.8):

,(2.8)

UЭМУ- напряжение на выходе ЭМУ;

Uy- напряжение обмотки управления ЭМУ(2.9):

,(2.9)

где Py, Ry- соответственно мощность и сопротивление обмотки управления ЭМУ.

Передаточная функция ЭМУ примет вид:

2.3 Усилитель

Усилитель служит для согласования выходного сигнала с входным сопротивлением обмотки управления ЭМУ. Его можно считать безинерционным звеном с передаточной функцией(2.10):


(2.10)

т. к. в расчетах принимаем Ку=1.

2.4 Фазовый детектор

Фазовый детектор (фазочувствительный выпрямитель) служит для преобразования сигнала переменного тока в сигнал постоянного тока с учетом фазы.

Передаточная функция фазового детектора(2.11):

,(2.11)

где Кфд- коэффициент усиления фазового детектора.

В расчетах принимают Кфд=1.

2.5 Измерительный прибор

Измерительный прибор (сельсина пара) измеряет разницу (рассогласование) между значениями входной и выходной величины. Его задачей является генерация управляющего сигнала, пропорционально рассогласованию.

Передаточная функция измерительного прибора(2.12):

,(2.12)

где Квп- коэффициент усиления измерительного прибора.

В расчетах принимают Квп=1.


2.6 Редуктор

Передаточная функция редуктора(2.13):

,(2.13)

=На рисунке 2.1 представлена структурная схема системы слежения для автоматического управления, которою мы рассматриваем.

Рисунок 2.1 – Структурная схема не скорректированной системы слежения.

(2.14)

Общая передаточная функция примет вид:

.(2.15)

3. РАСЧЕТ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОГО НЕПРЕРЫВНОГО КОРЕКТИРУЮЩЕГО ЗВЕНА МЕТОДОМ ЛОГАРИФМИЧЕСКОЙ АМПЛИТУДНО-ЧАСТОТНОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ

3.1 Проверка заданной системы слежения

Для того, чтобы проверить действительно ли данную систему необходимо корректировать, проведем моделирование переходного процесса с помощью пакета прикладных программ SIAM.

По полученной переходной характеристике определим прямые показатели качества: время регулирования, равное перерегулирование системы

Рисунок 3.1 – Переходной процесс заданной системы

По данным графикам и показателям определили, что заданную систему необходимо корректировать.

3.2 Построение ЛАЧХ заданной (нескорректированной) системы

Передаточная функция разомкнутой системы имеет следующий вид:


Сопрягающие частоты определяют по формуле:

(3.1)

Сопрягающие частоты откладываются по оси абсцисс в логарифмическом масштабе. Откладывается точка А1 с координатами

и .

От этой точки в область низких частот проводится прямая линия с наклоном дБ/дек.

дБ/дек = дБ/дек = -20 дБ/дек

От этой же точки до следующей сопрягающей частоты проводится прямая линия под наклоном -20 дБ/дек относительно предыдущей линии, т.е. под наклоном -40 дБ/дек. От точки пересечения данной прямой с сопрягающей частотой проводится линия до следующей сопрягающей частоты под наклоном -20 дБ/дек относительно предыдущей (-60 дБ/дек). Таким образом строятся линии до последней сопрягающей частоты, а от нее проводится прямая, стремящаяся в бесконечность, под наклоном -80дБ/дек (рис. 3.2, а-а-а…).

3.3 Построение желаемой ЛАЧХ

Построение желаемой ЛАЧХ удобно начинать с области средних частот в такой последовательности. С помощью заданных величин и таблицы[1, табл.5.1, стр.13] определяем частоту среза (3.2). Для определяем , получаем:

(3.2),

Наносим на ось абсцисс частоту и проводим через нее прямую линию с наклоном -20 дБ/дек. Частота, которая ограничивает область средних частот желаемой ЛАЧХ слева, определяется величиной отрезка [1, табл.5.1, стр.13]. Частота, ограничивающая область средних частот справа, определяется величиной отрезка , при этом .

В области высоких частот желаемую ЛАЧХ строим в виде прямолинейного отрезка с наклоном -80 дБ/дек (параллельно заданной ЛАЧХ). По заданной величине коэффициента усиления системы (3.3), определяем величину и отмечаем на чертеже точку А2 проводим прямую линию с наклоном -20 дБ/дек.

. (3.3)

От точки М, ограничивающая область средних частот слева, проводим прямую линию с наклоном -40 дБ/дек до пересечения с низкочастотной частью желаемой ЛАЧХ(рис. 3.2, б-б-б…).

3.4 Построение запрещенной области

Поскольку в задании на разработку следящей системы указана максимальная допустимая ошибка слежения Хmax, при условии, что входной сигнал может изменяться с максимальной угловой скоростью и с максимальным угловым ускорением , то для выполнения этих требований необходимо, чтобы желаемая ЛАЧХ не попадала в запрещенную область, т.к. на низких и высоких частотах нежелательно из-за увеличивается перерегулирование, время регулирования и возможна потеря системой устойчивости. Для построения запрещенной области, найдем координаты ключевой точки (3.4-3.5):

(3.4)

(3.5)

После подстановкиполучим координаты запрещенной области: и .

От точки В вправо проводим линию с наклоном -40 дБ/дек. Из рисунка 3.2 видно, что запрещенная область лежит так, что она влияет на качество и устойчивость системы, т.к. ЛАЧХ попадает в запрещенную область. Это означает, что при данном коэфициенте Кс заданная точность слежения не может быть обеспечена и необходимо её увеличить, поэтому мы поднимаем желаемую ЛАЧХ так, чтобы она не попадала в запрещённую область.

Запишем передаточную функцию непрерывной желаемой системы(3.6):

(3.6)

После построения ЛАЧХ, строим ЛФЧХ желаемой системы (рис.3.2) и определяем запас устойчивости по фазе и амплитуде:

Рисунок 3.2 – ЛАЧХ и ЛФЧХ желаемой системы слежения

3.5 Расчет последовательного корректирующего звена

ЛАЧХ последовательного непрерывного корректирующего звена строится путем отнимания из ЛАЧХ желаемой ЛАЧХ заданной системы

В зависимости от вида ЛАЧХ записываем передаточную функцию корректирующего звена:

(3.7)

4. МОДЕЛИРОВАНИЕ СИСТЕМЫ СЛЕЖЕНИЯ С НЕПРЕРЫВНЫМ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫМ СКОРРЕКТИРОВАНЫМ ЗВЕНОМ

4.1 Моделирование переходных процессов в скорректированной САУ

Для проверки соответствия показателей качества скорректированной системы заданным показателям качества проведем моделирование переходного процесса с помощью пакета прикладных программ SIAM.

g(t) x(t) y(t)

Рисунок 4.1 - Структурная схема скорректированной САУ.

Полученная переходная характеристика скорректированной системы представлена на рисунке 4.2.

По полученной переходной характеристике определим прямые показатели качества:

время регулирования, время в течении которого отклонение выходной величины от установившегося значения становится меньше заданной величины ∆.

∆=(0.05÷0.1)h=0.05∙1=0.05; (4.1)

Следовательно время регулирования равно:

σ – перерегулирование, максимальное отклонение выходной величины от установившегося значения по отношению к установившемуся значению:


(4.2)

По полученным критериям видно, что они не превышают заданных значений, следовательно, коррекция системы выполнена правильно и показатели качества удовлетворяют заданным условиям.

Рисунок 4.2 - Переходная характеристика скорректированной системы


ВЫВОДЫ

В курсовой работе спроектирована система слежения на сельсина-датчиках. Система обеспечивает синхронное и синфазное вращение двух осей, механически не связанных между собой. Такая система широко используется для дистанционного управления разными механизмами, а также при построении автоматических систем управления в разных областях промышленности.

В работе были рассчитаны необходимые величины для выбора исполнительного двигателя и ЭМУ. Выбранный двигатель МИ-51 и усилитель ЭМУ-50А3 лучше других подходят по техническим характеристикам к проэктируемой системе слежения.

Также построены ЛАЧХ и ЛФЧХ нескорректированной, желаемой и скорректированной системы. При построении, желаемая ЛАЧХ попала в запрещённую область, следовательно, коэффициент усиления системы не обеспечивает заданную точность слежения, поэтому желаемая ЛАЧХ была поднята. Скорректированная система была проверена на устойчивость. Проверка показала, что замкнутая система устойчива. Также определили запасы устойчивости по амплитуде и фазе, они достаточны для работы системы в заданном режиме.

Следящая система автоматического управления, спроектированная в данном курсовом проекте, имеет необходимый запас устойчивости по фазе и по амплитуде. Время регулирования и перерегулирование, полученные при моделировании переходного процесса скорректированной САУ, находятся в заданных пределах, что даёт возможность говорить об устойчивости полученной системы.( ; ; )

Простота передаточной функции корректирующего звена объясняется тем, что заданная система находится на границе запрещённой области, и для её корректировки нет необходимости применять сложные звенья.

ПЕРЕЧЕНЬ ССЫЛОК

1. Методичні вказівки до курсового проектування з дисципліни "Основи автоматики" для студентів спеціальностей 7.091001 "Виробництво електронних засобів"/ А.О.Андрусевіч та інщі.–Харків:ХНУРЕ.–2001.–24с.

2. Методичні вказівки до лабораторних робіт з дисципліни "Основи автоматики" для студентів спеціальностей 7.091001 "Виробництво електронних засобів"/ Упоряд.: С.В. Денисов, О.В.Нежевенко, І.О. Яшков.– Харків: ХТУРЕ.–2001.–48с.

3. Расчёт автоматических систем/ Под ред. А.В. Фатеева.- М.: Высш.шк., 1973.-336с.


Нет нужной работы в каталоге?

Сделайте индивидуальный заказ на нашем сервисе. Там эксперты помогают с учебой без посредников Разместите задание – сайт бесплатно отправит его исполнителя, и они предложат цены.

Цены ниже, чем в агентствах и у конкурентов

Вы работаете с экспертами напрямую. Поэтому стоимость работ приятно вас удивит

Бесплатные доработки и консультации

Исполнитель внесет нужные правки в работу по вашему требованию без доплат. Корректировки в максимально короткие сроки

Гарантируем возврат

Если работа вас не устроит – мы вернем 100% суммы заказа

Техподдержка 7 дней в неделю

Наши менеджеры всегда на связи и оперативно решат любую проблему

Строгий отбор экспертов

К работе допускаются только проверенные специалисты с высшим образованием. Проверяем диплом на оценки «хорошо» и «отлично»

1 000 +
Новых работ ежедневно
computer

Требуются доработки?
Они включены в стоимость работы

Работы выполняют эксперты в своём деле. Они ценят свою репутацию, поэтому результат выполненной работы гарантирован

avatar
Экономика
Маркетинг
Информатика
icon
109826
рейтинг
icon
2701
работ сдано
icon
1237
отзывов
avatar
Математика
Физика
История
icon
103717
рейтинг
icon
5277
работ сдано
icon
2375
отзывов
avatar
Химия
Экономика
Биология
icon
74482
рейтинг
icon
1858
работ сдано
icon
1172
отзывов
avatar
Высшая математика
Информатика
Геодезия
icon
62710
рейтинг
icon
1046
работ сдано
icon
598
отзывов
Отзывы студентов о нашей работе
48 878 оценок star star star star star
среднее 4.9 из 5
ОГАУ
Алина, огромное Вам спасибо. Советую всем кто в безвыходном положении именно Вас. Вы прост...
star star star star star
Нвгу
Отличный реферат! Тема раскрыта, оформление на уровне. Обязательно, обращусь ещё к данному...
star star star star star
ВГУ
Оперативно сделано, недочёты были, но исправлены сразу,в целом все хорошо
star star star star star

Последние размещённые задания

Ежедневно эксперты готовы работать над 1000 заданиями. Контролируйте процесс написания работы в режиме онлайн

основные черты коммуникабельности человека

Эссе, Психология общения

Срок сдачи к 4 дек.

только что

курсовая работа

Курсовая, Основы технологии произв и ремонта титтмо

Срок сдачи к 25 дек.

только что

Здравствуйте. Я к Вам уже обращался, хотелось бы узнать сколько будет...

Решение задач, Электротехника

Срок сдачи к 5 дек.

1 минуту назад

Перечислить права и обязанности юридических лиц

Диплом, право социального обеспечения

Срок сдачи к 5 июня

1 минуту назад
1 минуту назад

курсовой проект

Другое, Архитектура

Срок сдачи к 23 дек.

1 минуту назад

Решить задачу

Контрольная, Антикризисное управление

Срок сдачи к 7 дек.

1 минуту назад
1 минуту назад

написать эссе, обобщить судебную практику, решить задачу

Контрольная, наследственное право

Срок сдачи к 5 дек.

1 минуту назад

Статья про правление Петра 1

Статья, история россии

Срок сдачи к 11 дек.

2 минуты назад

обсидиан.

Лабораторная, Геология

Срок сдачи к 9 дек.

2 минуты назад

Продолжить писать диплом.

Диплом, Экономика

Срок сдачи к 20 дек.

2 минуты назад

+) Вычисление площади методом трапеций на графике в MPI

Лабораторная, Параллельное программирование

Срок сдачи к 8 дек.

2 минуты назад

Психологические особенности первой системы взаимоотношений «мать-дитя»

Курсовая, Возрастная психология

Срок сдачи к 10 дек.

2 минуты назад

Создать карту аргументов

Презентация, Экономика

Срок сдачи к 5 дек.

2 минуты назад

Два файла это примеры выполненных работ

Лабораторная, Основы программирования

Срок сдачи к 14 дек.

2 минуты назад

курсовая работа

Курсовая, Силовые агрегаты и двиг т и ттмо

Срок сдачи к 25 дек.

3 минуты назад

Сделать презентацию

Презентация, Визуальное Искусство

Срок сдачи к 9 дек.

3 минуты назад
planes planes
Закажи индивидуальную работу за 1 минуту!

Размещенные на сайт контрольные, курсовые и иные категории работ (далее — Работы) и их содержимое предназначены исключительно для ознакомления, без целей коммерческого использования. Все права в отношении Работ и их содержимого принадлежат их законным правообладателям. Любое их использование возможно лишь с согласия законных правообладателей. Администрация сайта не несет ответственности за возможный вред и/или убытки, возникшие в связи с использованием Работ и их содержимого.

«Всё сдал!» — безопасный онлайн-сервис с проверенными экспертами

Используя «Свежую базу РГСР», вы принимаете пользовательское соглашение
и политику обработки персональных данных
Сайт работает по московскому времени:

Вход или
регистрация
Регистрация или
Не нашли, что искали?

Заполните форму и узнайте цену на индивидуальную работу!

Файлы (при наличии)

    это быстро и бесплатно