Моделирование системы управления углом поворота инерционного объекта

Дана функциональная схема системы управления углом поворота нагрузки и алгоритм работы ЭВМ изображение на рис. 1 и рис. 2 соответственно.

Рис. 1. Функциональная схема системы управления

На рисунке 1 приняты следующие обозначения:

ЭВМ - электронно-вычислительная машина;

ЦАП - цифро-аналоговый преобразователь;

УМ - усилитель мощности;

ИД - исполнительный двигатель;

ПР - приборный редуктор;

ТГ - тахогенератор;

СУ - согласующий усилитель;

АЦП - аналого-цифровой преобразователь;

Р - редуктор;

ОУ - объект управления;

- цифровое представление сигнала заданного угла поворота, рад;

φ - угол поворота объекта управления, рад;

- цифровое представление сигнала угла поворота ОУ, рад;

- цифровое представление скорости вращения ИД, рад;

- цифровое представление сигнала управления, рад.

Рис. 2. Алгоритм работы ЭВМ

На рисунке 2 приняты следующие обозначения:

- цифровое представление сигнала заданного угла поворота, рад;

φ - угол поворота объекта управления, рад;

- цифровое представление сигнала угла поворота ОУ, рад;

- цифровое представление скорости вращения ИД, рад;

- цифровое представление сигнала управления, рад;

- уровень ограничения сигнала управления , В;

- период квантования в контуре регулирования положения, с;

- постоянная времени регулятора скорости ИД, с;

- коэффициент передачи регулятора скорости ИД;

Tc - период квантования в контуре регулирования скорости ИД, с.

Число разрядов ЦДУ n0=16.

Число разрядов ЦАП nцап=12, максимальное выходное напряжение ЦАП Uцап m=10 В.

Число разрядов АЦП nацп=12, максимальное входное напряжение АЦП Uацп m=10 В.

Уровень ограничения сигнала управления U*упр определяется по следующему выражению:

Uрм=Uцап m/Kцап,

где Uцап m - максимальное выходное напряжение ЦАП, В;

Kцап - крутизна ЦАП, В/рад.

Уровень ограничения выходного сигнала регулятора положения Unm определить по выражению:

Unm =,

где iпр - передаточное отношение приборного редуктора; Ωид ном - номинальная скорость вращения ИД, рад/с.

Период квантования в контуре регулирования положения Т0 = 0,05 с.

Ряд значений периода квантования в контуре регулирования скорости ИД Тс, с: 0,05; 0,025; 0,01; 0,005; 0,001; 0,0005.

Усилитель мощности:

Кум = 6 - коэффициент передачи усилителя мощности;

Uум m = 27 В - максимальное выходное напряжение усилителя мощности.

Исполнительный двигатель:

в качестве ИД используется электродвигатель постоянного тока с возбуждением от постоянных магнитов;

Uя ном = 27 В - номинальное напряжение якоря;

Iя ном = 6,4 А - номинальный ток якоря;

nном = 6000 об/мин - номинальная скорость вращения;

Мном ид = 0,147 Нм - номинальный вращающий момент двигателя;

Jд = 3.10-6 кг.м-6 - собственный момент инерции ротора исполнительного двигателя.

Редуктор:

i = 1800 - передаточное число редуктора;

σ = 1,2 - коэффициент, позволяющий учесть момент инерции вращающихся частей редуктора;

ηпх = 0,7 - КПД прямого хода;

ηох = 0,65 - КПД обратного хода;

Δ = 1 мрад - люфт редуктора;

с = 30000 Нм/рад - жесткость редуктора.

Приборный редуктор:

приборный редуктор считать абсолютно жестким и безлюфтовым;

iпр = 2 - передаточное отношение приборного редуктора.

Тахогенератор:

Ктг = 5 мВ.мин/об - крутизна тахогенератора.

Объект управления:

Jн = 30 кг.м2 - момент инерции нагрузки;

Мтр = 50 Нм - момент трения;

Мну = 100 Нм - момент неуравновешенности нагрузки.

Определить:

1. Значения Kрп, Крс, Кос, Трс, периода квантования Тс сигналов управления в контуре регулирования скорости ИД, при которых обеспечиваются следующие характеристики:

· время отработки заданного угла φ*з=20 мрад до ошибки не более 0,5 мрад - не более 2с;

· время отработки заданного угла φ*з=900 до ошибки не более 0,5 мрад - не более

t=() = 6,5 с,

где i - передаточное число редуктора;

· перерегулирование при отработке заданных углов φ*з=20 мрад - не более 4 мрад, при отработке φ*з=900 - не более 20 мрад.

. Исследовать влияние периода квантования Тс сигналов управления в контуре регулирования скорости ИД на показатели качества переходного процесса.

• Математическая модель ЭВМ
• Математическая модель ЦАП
• Математическая модель исполнительного двигателя
• Математическая модель приборного редуктора
• Математическая модель согласующего усилителя
• Математическая модель АЦП
• Математическая модель механической передачи
• Математическая модель цифрового датчика угла
• Разработка машинной модели системы управления
• Результаты математического моделирования

Прочтите также:

Расчет радиотелевизионной аппаратуры
Изобретение радиосвязи - одно из самых выдающихся достижений человеческой мысли и научно-технического прогресса. Потребность в совершенствовании средств связи, в частности установлен ...

Разработка синтезатора звуковых сигналов с компрессией данных
Целью данного курсового проекта является разработка синтезатора звуковых сигналов с компрессией данных, позволяющего осуществлять воспроизведение звуковых сообщений. Команды управл ...

Разработка схемы программируемого делителя частоты
Электроника представляет собой бурно развивающуюся отрасль науки и техники. Она изучает физические основы и практическое применение различных электронных приборов. Часто при испол ...