ВКР: Анализ и синтез частотного и позиционного электроприводов

Оглавление
ЗАДАНИЕ
1. Введение
2. Исходные данные
3. Модели объекта в виде обыкновенных дифференциальных уравнений
4. Модели объекта в форме пространства состояний
5. Определение устойчивости объекта по корням характеристического уравнения
6. Получение передаточных функций объекта
7. Определение устойчивости объекта при помощи критериев устойчивости
7.1 Алгебраический критерий устойчивости Гурвица
7.2 Частотный критерий устойчивости Михайлова
8. Определение временных и частотных характеристик исследуемого объекта
8.1 Переходные характеристики
8.2 Амплитудно-фазовые частотные характеристики
8.3 Логарифмические частотные характеристики
9. Компьютерное моделирование объекта в среде SIMULINK
9.1 Симуляция объекта по первой модели
9.2 Симуляция объекта по второй модели
10. Синтез электроприводов частотным методом
10.1 Структурная схема частотного привода
10.2 Структурная схема позиционного привода
10.3 Синтез частотного привода
10.4 Синтез позиционного привода
11. Определение передаточных функций синтезированных приводов
11.1.1 Передаточные функции частотного привода
11.1.1 Передаточные функции позиционного привода
12. Определение временных и частотных характеристик синтезированных приводов
12.1 Переходные характеристики
12.2 Амплитудно-фазовые частотные характеристики
12.3 Логарифмические частотные характеристики
13. Компьютерное моделирование приводов в среде Simulink
13.1 Симуляция частотного привода
13.2 Симуляция позиционного привода
14. Синтез электроприводов методом аналитического конструирования регуляторов
14.1 Синтез оптимального частотного привода
14.2 Синтез оптимального позиционного привода
15. Заключение
16. Список использованной литературы















МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

НАБЕРЕЖНОЧЕЛНИНСКИЙ ИНСТИТУТ (ФИЛИАЛ) ФГАОУ ВПО
«КАЗАНСКИЙ (ПРИВОЛЖСКИЙ) ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Отделение: энергетики и информатизации
Кафедра: автоматизации и управления
Специальность: Автоматизация технологических процессов и производств

УТВЕРЖДАЮ
Зав. кафедрой __________ Л. А. Симонова
« __ » ____________ 20__ г.

ЗАДАНИЕ

на курсовую работу
ФИО
1. Тема КР: «Анализ и синтез частотного и позиционного электроприводов постоянного тока. Вариант № 8».
2. Срок сдачи студентом законченной работы: .
Утверждена на заседании кафедры автоматизации и управления, протокол № __ от « __ » ____________ 20__ г.
3. Исходные данные к курсовой работе: параметры двигателя постоянного тока: номинальный ток якоря, номинальная частота вращения вала якоря, номинальный момент сопротивления на валу якоря, момент инерции вала якоря, индуктивность обмотки якоря, сопротивление обмотки якоря, электрическая постоянная, магнитная постоянная; требуемые показатели качества синтезируемых электроприводов: требуемое время переходного процесса для синтезируемых электроприводов, требуемое перерегулирование для синтезируемых электроприводов, максимальная установившаяся ошибка регулирования для синтезируемых электроприводов, амплитуда задающего гармонического воздействия электроприводов, частота задающего гармонического воздействия электроприводов, требуемый показатель колебательности синтезируемых электроприводов, требуемый запас устойчивости по фазе для синтезируемых электроприводов; метод синтеза.

• Введение

Теория автоматического управления, как дисциплина, направлена на исследование разнообразных систем автоматического управления. Она изучает процессы управления, методы исследования и основы синтеза систем автоматического управления.
Одним из наиболее распространенных в составе систем автоматического управления объектов управления является электродвигатель постоянного тока с параллельным возбуждением. Такой объект обычно с достаточной для практики точностью может быть описан линейной математической моделью. Поэтому электроприводы на основе такого двигателя могут рассматриваться, как линейные системы автоматического управления.
Приводы на основе двигателя постоянного тока подразделяются на частотные (управляют частотой вращения вала двигателя) и позиционные (управляющие углом поворота вала двигателя). Такие электроприводы очень широко используются в качестве приводов различных станков, автоматических линий, разнообразных мехатронных и робототехнических систем.
Целью данного курсового проекта является приобретение мною навыков математического и компьютерного моделирования, а также анализа и синтеза систем автоматического управления с применением компьютерной среды MATLAB на примере именно частотных и позиционных приводов, построенных на основе электродвигателя постоянного тока с параллельным возбуждением.
В ходе исследования должны решаться следующие задачи:

• Получить математическую модель (ММ) ДПТ, где входным воздействием является напряжение питания ДПТ ( ), возмущающим воздействием является момент нагрузки ДПТ ( ), а выходной переменной является частота вращения вала ротора (якоря) ДПТ ( ).
• Получить ММ ДПТ, где входным воздействием является напряжение питания ДПТ ( ), возмущающим воздействием является момент нагрузки ДПТ ( ), а выходной переменной является угол поворота вала ротора (якоря) ДПТ ( ).
• На основе полученных математических моделей составить общую модель и две частные модели объекта в стандартной форме пространства состояний.
• Определить устойчивость объекта управления по найденным частным моделям объекта управления в форме пространства состояний.
• На основании общей модели объекта управления в стандартной форме пространства состояний получить четыре передаточные функции ДПТ, со следующими входами и выходами:

• По каждой полученной передаточной функции ДПТ определить устойчивость ДПТ при помощи критериев устойчивости Гурвица и Михайлова.
• Для каждой передаточной функции определить в компьютерной среде MATLAB:
• переходную характеристику;
• амплитудно-фазовую частотную характеристику (АФЧХ, частотный годограф Найквиста);
• логарифмическую амплитудно-фазовую частотную характеристику (ЛАФЧХ).

По математическим моделям ДПТ построить две структурные схемы. По правилам структурных преобразований привести эти схемы к стандартному одноконтурному виду. Для каждой схемы в среде Simulink построить переходные характеристики ДП