Проектирование цифрового регулятора для электропривода с фазовой синхронизацией (стр. 1 из 10)
Техническое задание на проектирование цифрового регулятора для электропривода с фазовой синхронизацией
1. Область применения
Цифровой регулятор используется для построения электропривода с фазовой синхронизацией, работающего в области низких частот вращения.
2. Назначение
Цифровой регулятор предназначен для демодуляции выходного сигнала логического устройства сравнения и формирования сигнала управления электродвигателем.
3. Технические требования
3.1 Требования к электроприводу:
· диапазон частот вращения 10-100 об/мин;
· угловая погрешность синхронного режима не более 5 угл. мин;
· минимальное время выхода электропривода на синхронно-синфазный режим;
· минимальные массогабаритные показатели.
Реферат
Количество:
| страниц | 86 |
| иллюстраций | 37 |
| таблиц | 11 |
| источников литературы | 27 |
Ключевые слова: бесконтактный двигатель, электропривод, синфазный, синхронизация, логическое устройство сравнения, корректирующие устройство, цифровой регулятор, Z-преобразование.
При выполнении настоящего дипломного проекта разработан цифровой регулятор для электропривода с фазовой синхронизацией, удовлетворяющего поставленным требованиям по диапазону частот вращения и точности стабилизации угловой скорости. Проведено моделирование электропривода с разработанным регулятором в программном пакете MatLab 7.01, исследована его динамика.
Разделы пояснительной записки:
1. Обзор литературы.
2. Выбор структуры и расчет параметров регулятора.
3. Выбор структуры и расчет параметров системы управления электропривода.
4. Разработка принципиальной электрической схемы корректирующего устройства.
5. Экономический расчет.
6. Охрана труда.
DAS REFERAT
Quantity:
| Pages | 86 |
| Illustrations | 37 |
| Table | 11 |
| Sourcesof the literature | 27 |
Key words: the contactless engine, the electric drive, inphase, synchronization, the logic device the comparisons adjusting the device, a digital regulator, Z-transformation.
At performance of the present degree project the digital regulator for the electric drive with the phase synchronization, satisfying the put requirements on a range of frequencies of rotation and accuracy of stabilization of angular speed is developed. Modelling the electric drive with the developed regulator in software package MatLab 7.01 is lead, his dynamics is investigated.
Sections of an explanatory note:
1. The review of the literature.
2. A choice of structure and calculation of parameters of a regulator.
3. A choice of structure and calculation of parameters of a control system of the electric drive.
4. Development of the basic electric circuit of the adjusting device.
5. Economic calculation.
6. A labour safety.
Содержание
Введение
1. Обзор литературы
1.1 Структура электропривода с фазовой синхронизацией
1.2 Составные части электропривода с фазовой синхронизацией
1.3 Модели электропривода с фазовой синхронизацией
1.4 Основы теории цифровых систем управления
2. Выбор структуры и расчет параметров регулятора
2.1 Расчет линейного регулятора
2.2 Синтез передаточной функции цифрового регулятора
2.3 Проведение параметрической оптимизации коэффициентов цифрового регулятора
2.4 Анализ устойчивости системы
3. Разработка принципиальной электрической схемы корректирующего устройства
3.1 Разработка структурной схемы корректирующего устройства
3.2 Проектирование основных узлов корректирующего устройства
3.2.1 Генератор высокой частоты
3.2.2 Счетчик импульсов
3.2.3 Регистры РЕГ1 и РЕГ2
3.2.4 Вычислительное устройство
4. Экономический расчет
5. Охрана труда
5.1 Анализ опасных и вредных производственных факторов на рабочем месте оператора ЭВМ
5.1.1 Микроклимат
5.1.2 Освещение
5.1.3 Расчет искусственного освещения
5.1.4 Шум
5.1.5 Вибрация
5.1.6 Электробезопасность
5.1.7 Электромагнитное излучение
5.1.8 Эргономические возможности рабочего места
5.2 Противопожарная безопасность
Заключение
Список литературы
Приложения
Введение
Разработка новых эффективных технологических процессов, различных машин и приборов непосредственно связана с повышением требований к лежащим в их основе электроприводам по точности, быстродействию, согласованности вращений, снижению массы и габаритов. Отсутствие высокоэффективных электроприводов сдерживает в настоящее время возможности ряда отраслей техники, поэтому разработка новых, более совершенных систем электропривода становятся актуальной задачей.
Одной из основных тенденций, определяющих развитие электропривода в настоящее время, можно считать существенное усложнение выполняемых электроприводом функций и законов движения рабочих органов машин и механизмов при одновременном повышении требований к скорости и точности производимых электроприводом операций.
Возросла потребность в высокоточных электроприводах сканирования, нашедших широкое применение в системах зрения современных робототехнических комплексов, авиационном приборостроении, системах наведения и стабилизации скоростей перемещения астрономических и радионавигационных приборов, различных установках космической техники. В частности актуальной является проблема разработки электроприводов для обзорно-поисковых систем, осуществляющих автоматический обзор пространства в инфракрасном диапазоне спектра с целью получения информации о расположенных в нем объектах.
При построении высокоточных электроприводов, работающих в широком диапазоне регулирования частоты вращения, наиболее широкое применение нашли импульсные астатические системы электропривода с дискретным управлением. В таких системах используется принцип фазовой автоподстройки частоты вращения (ФАПЧВ), то есть осуществляется замыкание их по углу при малых рассогласованиях по угловой скорости с помощью логических устройств сравнения фаз двух последовательностей импульсов: эталонного источника и частотного датчика скорости. Электропривод, построенный на основе ФАПЧВ, обладает идеальным астатизмом по скорости, и в нем легко реализуется синфазный режим работы.
Электродвигатель в системе прецизионного электропривода должен обладать высокой стабильностью и надежностью работы, малой энергоемкостью габаритами. Перспективными в этом направлении являются бесконтактные двигатели постоянного тока, которые наиболее полно удовлетворяют требованиям, предъявляемым к управляемым двигателям систем автоматики по электромеханическим и энергетическим характеристикам, массогабаритным показателям, надежности и диапазону частот вращения в приделах от единиц до сотен тысяч оборотов в минуту.
В настоящие время разрабатываются системы прецизионного электропривода, с аналоговыми корректирующими устройствами, работающие на высоких частотах вращения. Это обусловлено тем, что в области высоких частот вращения частота сигнала ошибки высока и легко отфильтровывается фильтром, частота среза которого лежит за частотой среза системы. В области низких частот вращения, частота сигнал ошибки мала, и для фильтрации сигнала необходимо использовать фильтр с большой постоянной времени. В этом случае фильтр будет влиять на работу системы в целом. Поэтому в области низких частот вращения целесообразно использовать цифровое корректирующие устройство.
Таким образом, целью дипломного проекта ставится разработка цифрового регулятора для электропривода с фазовой синхронизацией, работающего на низких частотах вращения.
1. Обзор литературы
1.1 Структура электропривода с фазовой синхронизацией
Электропривод построенный на основе ФАПЧВ наиболее полно рассматривается в [1]. Структурная схема электропривода приведена на рисунке 1.1.
Рисунок 1.1 - Функциональная схема электропривода с фазовой синхронизацией.
здесьЧЗБ - частотно-задающий блок, формирующий импульсы опорной частоты fоп;
ИДЧ - импульсный датчик частоты вращения, формирующий импульсы частоты обратной связи fос;
ЛУС - логическое устройство сравнения, осуществляющее сравнение частот и фаз двух импульсных последовательностей fоп и fос и формирующее в линейном режиме работы электропривода импульсный сигнал γ с периодом Топ=1/fоп и длительностью, пропорциональной фазовому сдвигу импульсов частот fоп и fос, а в режимах разгона или торможения - постоянный уровень напряжения соответствующей полярности;
КУ - корректирующее устройство (регулятор), необходимое для формирования корректирующего сигнала по периодическому закону;
БДПТ - бесконтактный двигатель постоянного тока.
Такие системы характеризуются высокими точностными показателями благодаря использованию фотоэлектрических ИДЧ с высокой разрешающей способностью, хорошими динамическими свойствами, широким диапазоном регулирования частоты вращения. Благодаря этим полезным свойствам принцип ФАПЧВ широко используется при построении прецизионных систем управления электродвигателями постоянного тока [2, 3], система синхронного-синфазного вращения и ряда других систем автоматического регулирования с высокими точностными показателями [4].
1.2 Составные части электропривода с фазовой синхронизацией
Рассмотрим подробнее составные части структурной схемы, приведенной на рисунке 1.1.
Логическое устройство сравнения.
Работа ЛУС [1] (рисунок 1.2 а) основа на логической обработке порядка следования во времени импульсов двух входных сигналов: опорного с частотой fоп и контролируемого с частотой fос. Выходной сигнал ЛУС γв линейном режиме работы электропривода (fоп ≈ fос) представляет собой последовательность импульсов с периодом следования Топ и длительностью τ,равной временному интервалу между импульсами частот fоп и fос (рисунок 1.2 б, где
). В этом случае среднее значение сигнала γ пропорционально фазовому рассогласованию ∆φ частот fоп и fос.