Розробка цифрової системи управління двигуном
Зміст
1. Складання структурної схеми об'єкта управління
. Визначення передавальної функції об'єкта управління
. Побудова логарифмічних і перехідних характеристик об'єкта
. Складання рівняння стану безперервного об'єкту
. Визначення періоду квантування керуючої ЦВМ
. Рішення рівнянь стану
Література
1. Складання структурної схеми об'єкта управління
Таблиця 1. Вихідні дані
Номер варіанта11МодельДПМ - 07Мощность, ВтНапряженіе, В27Ток, А0.05Скорость обертання, об/мін6000Вращающій момент, Нсм0.2Момент інерції, кг/см 2 0.0025Сопротівленіе, Ом84Індуктівность, Гн
Об'єкт управління - електричний привід з двигуном постійного струму, описуваний рівняннями:
· рівняння електричного кола двигуна
;
управління логарифмічний квантування цифровий
· рівняння моментів
;
· рівняння редуктора
;
де: u - напруга на якорі двигуна [В];
i - струм якоря [А];
- е.р.с. обертання [В];
- момент, створюваний двигуном [Нм];
f - кут повороту вала двигуна [рад];
y - кут повороту вала редуктора (вихід) [рад];
- кутова швидкість [1/с];
Kp=1 - коефіцієнт передачі редуктора;
R, L - опір і індуктивність якоря [Ом], [Гн];
K1, K2 - конструктивні параметри двигуна [НД/рад], [Нм/А].
Керуючий сигнал - напруга на якорі двигуна - u; вихід об'єкта управління - y, вимірюваний сигнал - y.
Розрахуємо значення? н і L:
с - 1;
Гн.
Розрахуємо коефіцієнти K1 і K2:
(Нм/А);
(НД/рад).
Для складання структурної схеми об'єкта управління, напишемо систему рівнянь, яка виходить з вихідних даних.
;
;
;
;
в результаті отримуємо наступну систему:
Структурна схема об'єкта управління:
Малюнок 1
Система диференціальних рівнянь у формі Коші:
2. Визначення передавальної функції об'єкта управління
У даному розділі ми визначаємо передавальну функцію, вважаючи вихідним сигналом кутову швидкість?.
Повернемося до основного рівняння:
,
підстановкою вихідних даних наведемо її до зручного для нас увазі:
,
.
Для знаходження передавальної функції згадаємо її визначення. Передавальної функцією ланки або системи називається відношення зображення вихідного сигналу до зображення вхідного сигналу при нульових початкових умовах. Передавальна функція являє собою дріб, чисельник якої є результатом заміни похідних ступенями p правій частині диференціального рівняння, а знаменник - лівої.
Передавальна функція:
.
Перейдемо до зображень
;
знайдемо J:
м.
Отже, отримуємо
.
якщо уявити в стандартному вигляді, то отримаємо:
с;
;
. Побудова логарифмічних і перехідною характеристик об'єкта
Зображення перехідної характеристики:
Для побудови перехідної характеристики використовуємо систему CALLISTO.
. У редакторі моделі створюємо необхідну модель:
· очищаємо редактор (F1, F9)
· ставимо лінійний блок (F2);
· позначаємо вхід (F7) і вихід (F8);
· задаємо параметри (Esc, F2, Enter):
P 0=K=27.77, Q 0=1, 1=2.925E - 02,
Q 2=T 2=6.25E - 05.
. Виходимо з редактора моделі (Esc, F2, F6)
. Заходимо в «Перехідні процеси»
· задаємо сигнал на вході 1 (t);
· задаємо час 0.2;
· задаємо крок 0.00079;
· робимо розрахунок.
Графік перехідної характеристики див. приложение1.
Для побудови ЛАЧХ і ЛФЧХ вихідний сигнал будемо брати не кутову швидкість?, а кут повороту вала двигуна f.
;
;
;
;
.
Для даного випадку передавальна функція буде мати вигляд:
...
