Бесплатный Банк Рефератов - Разработка системы управления механизмом подъема мостового крана

Знание — сила. Библиотека научных работ.
~ Портал библиофилов и любителей литературы ~

Меню

Поиск

Разработка системы управления механизмом подъема мостового крана

, А (2.54)

Построим естественную электромеханическую и механическую характеристики ДПТ

; (2.55)

Рисунок 4 – Статическая электромеханическая характеристика ДПТ.

----угловая скорость при номинальном моменте

угловая скорость при изменении статического момента

Рисунок 5 – Статическая механическая характеристика ДПТ.

- угловая скорость при изменении статического момента

--- угловая скорость при номинальном моменте

2.6 Расчет параметров электропривода.

2.6.1 Основные параметры передаточной функции двигателя.

Задаемся величиной максимального статического тока:

, А (2.56)

Определим сопротивление насыщенного ключа:

, Ом (2.57)

Эквивалентное сопротивление якорной цепи:

,Ом (2.58)

Механическая постоянная времени с учетом приведенного момента инерции:

, с (2.59)

где N– коэффициент учитывающий изменение момента инерции механической части привода в зависимости от загрузки механизма подъема, N=2-8. Принимаем N=3

Электромагнитную постоянную времени определим, как:

,с (2.60)

Относительная постоянная времени

. (2.61)

Коэффициент демпфирования

. (2.62)

2.6.2 Выбор тахогенератора

Условия, необходимые для выбора тахогенератора:

, Вт

Вт;

, рад/с

рад/с;

, кг·м2·10-6

кг·м2·10-6.

Исходя из следующих условий выбираем тахогенератор типа ДПР-42HI-01 со следующими параметрами:

- мощность на валу, Рнтг, Вт……………………...........……………………..4.7

- скорость вращения, Ωнтг, рад/с…………………………..........…………...942

- напряжение питания, Uнтг, В…………………………...........………………27

- ток якоря, Iнтг, А………………………………………..........…………..…0.29

- сопротивление обмотки якоря, Rнтг, Ом………………...........…………….13

- момент инерции, Jнтг, кгм2·10-6……………………….........………..……0.57

- масса, mтг, кг…………………..………………………............……….…….0.15

2.6.3 Определение коэффициентов усиления системы привода.

Определим коэффициент усиления разомкнутой системы

(2.63)

где ΔU – изменение напряжения; D – диапазон регулирования, D = 1000; δ – статическая погрешность, .

,В (2.64)

Определение коэффициента передачи двигателя

, (2.65)

Определим коэффициент передачи тахогенератора

, (2.66)

где Rн – сопротивление входа усилителя, Ом.

Определим коэффициент передачи ШИП совместно с широтно-импульсным модулятором

, (2.67)

где Uзт – напряжение управления, В.

2.6.4 Постоянная времени ШИП

Т.к. запаздывание на выходе ШИП в основном определяется частотой коммутации равной fk=2000 Гц, сам по себе ШИП считаем безинерционным, но в реальной САУ на входе ШИП устанавливается апериодический фильтр, поэтому принимаем

ТШИП=0,0005 с.

2.6.5 Настроим контур тока на технический оптимум

Датчик тока: Iшунта=200 А, Uшунта=25·10-3 В.

Коэффициент усиления усилителя датчика тока: Кудт=100.

Примем максимальный ток электродвигателя равным:

(2.68)

Imax=2·Iн

Imax=2*98=196 А.

(2.69)

,В/А

Определим коэффициент усиления усилителя

, (2.70)

Определим коэффициент усиления регулятора тока и скорости

, (2.71)

2.7 Динамический расчет системы привода.

Рассмотрим динамическую модель разработанной приводной системы:

Рисунок 6 – Динамическая модель приводной системы

Исходные данные для расчета:

Момент инерции нагрузки изменяется, а, следовательно и механическая постоянная характеристического уравнения комплексно-сопряженные и переходные процессы носят колебательный характер. При корни действительные, что соответствует апериодическим переходным процессам. При влияние Тя можно пренебречь, переходные процессы близки к экспоненциальным./5/

(2.72)

Передаточная функция двигателя будет представлена:

(2.73)

Передаточные функции звеньев имеют вид:

регулятор скорости (2.74)

регулятор тока (2.75)

двигатель (2.76)

ШИП (2.77)

тахогенератор (2.78)

датчик тока (2.79)

Для определения устойчивости относительно задающего воздействия по критерию Найквиста необходимо разорвать цепь обратной связи и определить передаточную функцию в разомкнутом состоянии./5/

Схема разомкнутой динамической системы привода приведена рисунке

Рисунок 7 – Разомкнутая динамическая приводная система

Передаточная функция разомкнутой системы будет иметь вид:

(2.80)

Построим ЛАЧХ и ЛФЧХ исходной разомкнутой системы, где

Рисунок 8 – ЛАЧХ и ЛФЧХ исходной системы.

Частота среза wс = 72,6.

Как видно из ЛАЧХ и ЛФЧХ система не устойчива, поэтому требуется применить корректирующее звено, в данном случае ПИД-регулятор.

Рисунок 9 – Схема ПИД-регулятора.

Передаточная функция корректирующего звена будет иметь вид:

(2.81)

,

где К - коэффициент усиления корректирующего звена К=9

R1=1 (кOм);

R2 =9 (кOм);

Т1 – постоянная времени Т1 =0,027

Т2 - постоянная времени Т2 =0,0026

С1 – емкость конденсатора; С1 = 47∙10-6 (Ф);

С2 – емкость конденсатора; С2 = 3,2∙10-7 (Ф).

Корректирующее звено можно реализовать следующим звеном:

(2.82)

Передаточная функция скорректированной системы будет иметь вид:

. (2.83)

Частота среза желаемая

, (2.84)

где b- коэффициент Солодовникова b=2,5, = 0,15.

=52,3

Рисунок 10 – ЛАЧХ и ЛФЧХ скорректированной системы.

Частота среза .

Запас устойчивости по фазе на частоте среза:

, гр (2.85)

где минимальный запас: 30-40 гр.

Запас устойчивости по амплитуде на частоте среза:

, дБ (2.86)

где минимальный запас – (8 …10) дб.

В результате применения корректирующего звена система имеет достаточные запасы устойчивости по фазе и по амплитуде

Передаточная функция замкнутой системы.

, (2.87)

Рисунок 11 – График изменения вещественной части переходной характеристик системы.

Для расчета переходного процесса в замкнутой системе анализируем вещественную часть переходной характеристики.

(2.88)

Рисунок 12 - Переходной процесс в замкнутой системе.

Из рисунка видно, что время переходного процесса по точке перехода кривой в трубку установившегося значения составляет 0,023 с и непревышает заданного значения в сравнении с исходными данными для проектирования, tп.п. = 0,15. Время перерегулирования составляет 30% и нее превышает заданное значение.

2.8 Расчет выпрямителя источника питания

2.8.1 Выбор схемы выпрямителя

В качестве схемы выпрямления выбираем однофазную мостовую схему со следующими параметрами:

- число фаз, m………………………………………………....……….………….2

- отношение среднего выпрямленного напряжения к напряжению во

- вторичной обмотке трансформатора, Uд/U2………………..……...………1,11

- отношение обратного напряжения на вентиле к среднему

- выпрямленному напряжению, обр/Uд………………….…………………..1,57

- отношение мощности трансформатора к

- мощности после выпрямителя, Рт/Рд………………..………...……………1,21

- коэффициент использования вентиля по току, KI………......……………..0.78

- частота пульсаций(при fсети=50Гц), fп,………………..………...…..……..100

Для расчета необходимы следующие исходные данные:

- напряжение на выходе выпрямителя, Uд , В……...………………….……..274

- ток нагрузки выпрямителя, Iд , А…………………………....…..…………..400

2.8.2 Определение обратного напряжения на вентиле

Uобр = 1,57·Uд, В (2.89)

Uобр =1,57·274=430 В

(2.90)

2.8.3 Определение среднего значения тока вентиля

Iв=0,5·Iд, А

Iв=0,5·400=200

2.8.3 Выбор диодов

По вычисленным Uобр и Iв и заданным температурным параметрам по справочнику выбираем вентиль: диод Д 232-200 со следующими параметрами:

- прямой постоянный ток, Iпр, А…………………...………….……………..200

- наибольшее обратное напряжение, Uобрм, В...……………...………...…1000

- падение напряжения на открытом диоде, Uпр, В………….....…………...1,45

- предельно допустимая рабочая частота, f, кГц……………......…………....0,5

- диапазон допустимых рабочих температур, Т, оС……………...……-60..+190

2.8.4 Определение дифференциального сопротивления вентиля

(2.91)

hв=1,2* ,

hв=1,2· =0,0087 Ом.

2.8.5 Сопротивление плеча моста

(2.92)

hп=2·hв,Ом

hп=2·0,0087=0,0174

2.8.6 Ориентировочное значение активного сопротивления фазы выпрямителя

(2.93)

,

где К2 – коэффициент схемы выпрямления, К2=4;

Rн – сопротивление нагрузки, Rн=Uд/Iд=2,79 Ом;

N – число стержней трансформатора, N=2;

fc – частота сети питания, fc=50 Гц;

Bm – максимальная индукция в стали сердечника, Bm=0,7 Тл;

2.8.7 Определение индуктивности рассеяния обмоток трансформатора при fc=50 Гц.

(2.94)

Страницы: 1, 2, 3, 4

Новости

Мои настройки

Наверх