Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина» Отчет по лабораторному практикуму по курсу: “Функциональное проектирование электромехатронных систем ” Иваново 2016 Содержание 1. Расчет параметров модели электропривода поворотной платформы ............................................ 3 2. Анализ основных свойств упругого электромеханического объекта ............................................ 6 3. Синтез системы управления электроприводом поворотной платформы....................................... 9 3.1 Система управления с регулятором состояния .......................................................................... 9 3.2 Система управления с регулятором состояния и наблюдателем полного порядка ..............10 3.3. Система управления с регулятором состояния и наблюдателем Люенберга .......................11 4. Построение математических моделей в Matlab..................................................................................12 4.1. Система управления с жесткой механикой, ПИ регулятором тока и П регулятором скорости .................................................................................................................................................................12 4.2. Система управления с жесткой механикой, ПИ регуляторами тока и напряжения ....................12 4.3. Система управления с упругой механикой и П регулятором скорости ....................................13 4.4. Система управления с упругой механикой и ПИ регулятором скорости .....................................14 4.5. Система с подчиненным регулированием координат ....................................................................14 4.6.Система с регулятором состояния .................................................................................................15 Выводы по работе .................................................................................................................................16 1. Расчет параметров модели электропривода поворотной платформы Для приведения в движение поворотной платформы используется асинхронный электродвигатель 1FT5108-0AA71 c параметрами: Номинальная мощность двигателя 𝑃н = 6.9 кВт; Номинальный ток двигателя 𝐼н = 22 А; Номинальный момент двигателя Мн = 55 Нм; Номинальное напряжение питания 𝑈н = 380 В; Момент инерции двигателя 𝐽дв = 0.0315 кг∙ м2 ; Номинальная скорость вращения 𝑛н = 1200 об/мин; Максимальная скорость вращения 𝑛𝑚𝑎𝑥 = 2000 об/мин; Номинальный коэффициент полезного действия н = 82.7 %; Исходные данные для расчета : Механические моменты Упругости МС1 = 0.25 Мн С12 = 1.65 Нм/рад МС1 = 0.5 Мн МС1 = 1 Мн Расчет параметров электродвигателя. Моменты инерции 𝐽1 = 𝐽н 𝐽2 = 2 𝐽н 1. Номинальная угловая скорость вращения двигателя: 𝛺= 𝜋∙𝑛 30 = 3.14∙1200 30 = 125.664 1/𝑐, 2. Суммарное активное сопротивление якорной цепи: 𝑅я = 𝑃н ∙ (1 − 𝜂н ) 2 ∙ 𝜂н ∙ 𝐼н 2 = 1.493 Ом, 3. Конструктивная постоянная двигателя С. При условии постоянства магнитного потока: С𝑒 = 𝑈н − 𝐼н ∙ 𝑅я 380 − 22 ∙ 0.29 = = 2.989 𝐵 ∙ 𝑐, 𝛺 125 В системе СИ С𝑒 = См = С = 2.989 В ∙ с. 4. Электромагнитная постоянная якорной цепи двигателя: 𝑇я = 𝐿я 0.034 = = 0.023 с. 𝑅я 1.493 Динамические параметры системы: Наименование Электромгнитная постоянная системы Постоянная времени тиристорного преобразователя Момент инерции электродвигателя Суммарное сопротивление якорной цепи Коэффициент усиления тиристорного преобразователя Обозначение Та Тп 0,0899 с 0,0033 с Jдв R∑ Кп 0.0315 кг*м^2 1.493 Ом 100 Система описывается уравнениями в форме Коши: Таким образом матрическое уравнение состояния: Уравнение выхода : Матрицы A,B,C: Величина С = [0 0 0 0 1] −303.030303 0 0 0 0 29.8631 −43.4342 −86.9389 0 0 A= 0 94.8888 0 −41.2698 0 0 0 1 0 −1 0 0 0 20.6349 0) ( 30303.030303 0 B= 0 0 0 ( ) 2. Анализ основных свойств упругого электромеханического объекта Анализ векторно-матричной модели: Анализ корневого годографа Частотные характеристики Анализ чувствительности объекта: 3. Синтез системы управления электроприводом поворотной платформы 3.1 Система управления с регулятором состояния 3.2 Система управления с регулятором состояния и наблюдателем полного порядка 3.3. Система управления с регулятором состояния и наблюдателем Люенберга 4. Построение математических моделей в Matlab 4.1. Система управления с жесткой механикой, ПИ регулятором тока и П регулятором скорости 4.2. Система управления с жесткой механикой, ПИ регуляторами тока и напряжения 4.3. Система управления с упругой механикой и П регулятором скорости 4.4. Система управления с упругой механикой и ПИ регулятором скорости 4.5. Система с подчиненным регулированием координат 4.6.Система с регулятором состояния Выводы по работе Для управления угловым положением поворотной платформы крупного радиотелескопа целесообразно использование системы управления с регулятором и наблюдателем состояния замкнутой по углу поворота механизма. Допустимо исключение контура регулирования положения при использовании системы числового программного управления для формирования импульса задания скорости электродвигателя.
