Разработать автоматическую систему двухзонного регулирования скорости реверсивного электропривода планшайбы тяжелого карусельного станка

Содержание
Задание на курсовой проект 0
Введение 1
Техническая характеристика металлорежущего станка, режимы обработки 2
Формулирование требований, предъявляемых к электроприводу механизма 5
Расчет и выбор мощности электродвигателя 7
Расчет и выбор элементов системы электропривода 9
Расчет параметров системы регулирования, настройка регуляторов 12
Исследование динамических характеристик системы регулирования 16
Схемотехническая реализация регулятора 21
Заключение и выводы по проекту 25
Библиографический список основных источников 26

Определим структуру и параметры корректирующего устройства. Запишем уравнение разомкнутого контура:
Wpk(P) = Wф(P)*Wтп(P)*Wоу(P)*Wд(P) =
= Кф*Ктп*Коу*Кд/((ТфР+1)(Тоу12Р2+Тоу2Р+1)) =
= 1*3*1,5*1,5/((0,5Р+1)(9Р2+2,5Р+1)) =
= 6,75/((0,5Р+1)(9Р+1)(2,5Р+1))
К = 6,75 20lgK = 16,59
Т1 = 0,5 w1 = 1/Т1 = 1/0,5 = 2
Т2 = 9 w2 = 1/Т2 = 0,11
Т3 = 2,5 w3 = 1/Т3 = 0,6
Строим ЛАЧХ разомкнутого контура и скорректированной системы и ЛФЧХ:
Lky(w) = Lck(w)-Lнс(w)
T1 = 1/w2 = 1/0,11 = 9.09
T2 = 1/w1 = 1/2 = 0,5
Wky(P) = (T1P+1)/(T2P+1)
Уравнение разомкнутого контура:
Wpk(P) = 6,75/((0,5Р+1)(9Р+1)(2,5Р+1))
φ(w) = arctg(k)-arctg(T1P+1)-arctg(T2P+1)-arctg(T3P+1)
φ(w) = -arctg(T1w/1)-arctg(T2w/1)-arctg(T3w/1)
Находим координаты точек для построения ЛФЧХ:
w 0 0,1 1 5 8 10 φ(w) 0 -58,9 -178,4 -242,35 -252,3 -255,76
По графику определяем, что запас системы по фазе равен Δφ=20º, по амплитуде ΔL=3 дБ.
Конечная система имеет вид:
Строим график переходного процесса:
Время перерегулирования было равно 20 (tn=20). Судя по графику, оно составляет 0,8.
Перерегулирование было задано значением 25. По графику получаем:
σ = (Хмах-Х)/Х = (0,8-0,65)/0,65 = 0,246 или 24,6%
Колебательность системы была задана М=1,3, по графику переходного процесса получаем:
М = А1/А3 = 0,15/0,06 = 0,83 < Mзад=1,3
Схемотехническая реализация регулятора
После определения законов регулирования и основных характеристик разработанной системы автоматического управления, необходимо достичь требуемого результата проектирования – реализации устройства.
Для двигателей выбранного типа наиболее рациональным решением по регулированию частоты вращения является применение широтно- импульсных модуляторов, распространение которых на сегодняшний день вышло за пределы маломощных двигателе постоянного тока. Принципом действия таких регуляторов при работе с мощными асинхронными двигателями заключается в преобразовании питающего напряжения в последовательность высокочастотных импульсов с амплитудой, изменяющейся по характеру огибающей синусоиды, при этом изменение частоты и амплитуды импульсов, их длительности и пропуски импульсов определяют итоговую частоту вращения.
Схемотехническая реализация такого регулятора предполагает использование следующей функциональной схемы.
Первым узлом является задатчик- это измеритель частоты вращения двигателя. В практической реализации предполагается использование оптронной пары или датчика холла. Основным управляющим узлом является микроконтроллер, определяющий характер управляющего воздействия в соответствии с полученным от задатчика значением частоты вращения вала. Исполнительным устройством является функциональный узел, состоящий из двух блоков- модулятора и силовой цепи. Регулятор также может быть оборудован устройствами индикации, ручного управления и пр.
Для рассматриваемой системы выберем прототип регулятора, предложенный С.Абрамовым в журнале «Электрик», №4/2007 со следующей электрической принципиальной схемой.
В данном регуляторе в качестве задатчика используется оптронная пара HL1, управление обмотками двигателя осуществляется через транзисторы VT3, VT4, VT6, управление обмоткой якоря- через транзистор VT5. Регулятор является универсальным в своем роде, поскольку его адаптация к любому асинхронному двигателю осуществляется путем установки после выходных транзисторов управляющих высокочастотных силовых тиристоров соответствующей мощности. Выбираем тиристоры Т-182-300. Дополнительной опцией регулятора является индикация частоты вращения двигателя.
Заключение и выводы по проекту
В результате работы над курсовым проектом была разработана система автоматического регулирования скорости вращения главного электропривода тяжелого токарно- карусельного станка. Был решен ряд частных задач, таких как анализ задания, изучение устройства, технических характеристик и режимов работы модернизируемого станка, формулирование требований, предъявляемых к электроприводу, расчет и выбор мощности двигателя, расчет и выбор элементов системы управления электродвигателем, расчет параметров системы регулирования, настройка регуляторов и исследование динамических характеристик системы регулирования.
По результатам расчетов и моделирования была выбрана и адаптирована для рассматриваемого станка типовая электрическая принципиальная схема регулятора.
Разработанная система в полной мере отвечает требованиям технического задания, является современной, наиболее рациональной и экономичной.
Библиографический список основных источников
1. Башарин А. В., Новиков В. А., Соколовский Г. Г. Управление электроприводами: Учебное пособие для вузов.- Л.: Энергоиздат. Ленингр. отд-ние, 1982
2. Бесекерский В. А., Попов Е. П. Теория систем автоматического управления.- Изд. 4-е перераб. и доп.- СПб, Изд-во «Профессия», 2003
3. Зимин Е. Н., Яковлев В. И. Автоматическое управление электроприводами: Учеб. пособие для студентов.- М.: Высш. школа, 1979
4. Зориктуев В. Ц., Буткин Н. С., Схиртладзе А. Г., Лютов А. Г., Никитин Ю. А. Основы автоматизации и управления технологическими процессами в машиностроении: Учебное пособие; Уфимск. гос. авиац. техн. ун-т.- Уфа: УГАТУ, 2000
5. Методические указания к курсовой работе по дисциплине «Промышленный электропривод» / Уфимск. авиац. техн. ун-т; Сост. Г. Н. Коуров, В. Ц. Зориктуев. – Уфа, 2002
6. Справочник по автоматизированному электроприводу / Под ред. В. А. Елисеева и А. В. Шинявского.- М.: Энергоатомиздат, 1983
7. Справочник по электрическим машинам. В 2 т. / Под общ. ред. И. П. Копылова и Б.К. Клюкова.- М.: Энергоатомиздат, 1988
8. Справочник технолога машиностроителя / Под ред. А. Г. Косиловой и Р. К. Мещерякова.- М.: Машиностроение, 1985
9. Чиликин М. Г., Сандлер А. С. Общий курс электропривода: Учебник для вузов.- 6-е изд., доп. и перераб.- М.: Энергоиздат, 1981
21
22