Байланыспаған контурдың тұрақтылығын зерттеу

Мазмұны:

Кіріспе

1. Тапсырма және бастапқы берілгендер
2. Жұмысты орындау тәртібі
2.1. Бастапқы берілгендердің анализі
2.2. АРЖ жұмыс істеу принціпін сипаттау
2.3. АРЖ-нің құрылымдық және аналитикалық модельдерін құру
2.4. Байланыспаған контурдың тұрақтылығын зерттеу
2.5. Байланыспаған контурдың тұрақтандырылуы
2.6. Байланысқан АРЖ-нің тұрақтылығын бағалау
2.7. Байланысқан АРЖ-нің коррекциясы (түзетілуі)
2.8. АРЖ сапасын бағалау
2.9. АРЖ тұрақтылық обылысын анықтау
3. Элеметтердің параметрлері мен беріліс функциялары
3.1. Тұрақтылықты бағалау және байланысқан АРЖ тұрақтандырылуы
3.1.1. АРЖ құрылымдық сұлбасын құру
3.1.2. Модельді алғашқы рет іске қосу
3.2. АРЖ-нің параметрлік тиімделуі
3.2.1. Байланыспаған АРЖ-нің тұрақтандырылуы
3.2.2. Байланысқан Волна – В–0 АРЖ-нің алдын – ала түзету
3.3. АРЖ-нің құрылымдылық – параметрлік тиімделуі
3.3.1. ПИ – реттегіштің баптайтын параметрлерін анықтау
3.3.2. Басқару контуріне ПИ – реттегішін енгізу
3.3.3. ПИ – реттегіштің баптайтын параметрлерін анықтап алу
3.4. Волна В-0 АРЖ-нің сапасын бағалау
3.4.1. Өтпелі режим сапасының көрсеткіштері
3.4.2. Орнатылған режимнің сапа көрсеткіштері

Қорытынды

Қолданылған әдебиеттер

өзг
пар
Құжат №
қолы
күнi

Жетiлд.
Тенизбаев Д

Мазмұны
белгi
парақ
парақ-р
Тексерг.
Бекбаева Р.С

о

1

Т.бақ

Шәкәрім атындағы Семей мемлекеттік универсиеті
Н.бақ

Бекiт.

Кіріспе
Реттеу жүйесінің тұрақтылығы деп - оны қалыпты жағдайдан шығарған сыртқы күштер әсері жойылғаннан кейін, қалпына қайта орала алу мүмкіндігін айтады. Бірақ дұрыс жобаланып жасалған жүйе барлық сыртқы қарсылықтарды бұзып, тұрақты жұмыс істеуі қажет.
Осыған байланысты суретте көрсетілген автоматты реттеу жүйесінің құрылымдық сұлбасын тұрақтылыққа зерттеп, оның тұрақтылығын бағалап, дәлдігін көтеру үшін VisSim программалау ортасында әртүрлі сәйкес модельдері алынды.

1 - сурет
Тұрақтылық ұғымы жүйенің құрылымымен тығыз байланысты болғандықтан модельдерді алу үшін сипаттамалық (дифференциалдық) теңдеулер алу қажет болады. Сипаттамалық теңдеудің бірінші бөлігінде әрқашан қозғаушы күштер көздерінің мәндері болады. Дәл осы сипаттамалық теңдеулердің көмегімен жүйенің тұрақтылығына анализ жүргізе аламыз.

Тұрақтылық критерийлері алгебралық және жиіліктік болып бөлінеді. VisSim программасында көрсетілген жүйе тұрақтылығы жиіліктік критерийлер бойынша модельденді.

пар

2
өзг
пар
Құжат №
қолы
күнi

1. Тапсырма және бастапқы берілгендер.

Курстық жұмыстың тақырыбы: Тұрақты тоқтың двигатель валының айналу жилігінің автоматты реттеу жүйесінің (АРЖ) анализімен тиімделуі.

Сур 1. АРЖ-нің (ЧВДПТ Волна Вар – NN) функционалды сұлбасы.

У – күшейткіш; ТП - тиристорлы түрлендіргіш; Г - генератор; ДПТ - тұрақты тоқ двигателі; ТГ – тахогенератор; ОСН – кернеу бойынша иілмелі кері байланыс. ДПТ – басқару нысаны, оның шығыстық шамасы, вал айналысының U3 – тапсырма кернеуі, осы шамамен сәйкес ДПТ вал айналысының жиілігі – n өзгеру керек Мс – сырттан (осы шамаға) әсер ететін күш моменті, қозғалысқа келтіретін машинаның ДПТ валына келтірілген.

Элеметтердің параметрлері:

У – күшейткіш беріліс функциясы бар апериодтық буынмен модельденеді:

параметрлері: ky = (20+N) ; Ty = (0.06 + 0.001N), с.

ТП – тирсторлы түрлендіргіш беріліс функциясы бар апериодтық буынмен модельденеді:

пар

3
өзг
пар
Құжат №
қолы
күнi

параметрлері: kтп = (15+2N) ; Tтп = (0.05 + 0.001N), с.

ОСН – керену бойынша болатын иілмелі кері байланыс, инерциялы-дифференциалды буын:

мұндағы: kосн = 0.1(1.5 + 0.1N); Tосн= 0.01(5 + N), c.

ТГ – тахогенератор , күшейтпелі (пропоционалды) буын:

мұндағы: kтг = 0.01(2 + 0.3N), [В•секайн].

Г – генератор, апериодты буын:

мұндағы: kг = 0.1(13 + 0.1N) ; Tг = 0.01 (8 + N), с.

ДПТ – тұрақты тоқ двигателі, тербелістік буын. Оның беріліс функциясы басқару каналы бойынша табылады:

ал сырттан әсер ету каналы бойынша:

kду=0.1(12+N)=2, [айн(сек*В)];
kдв=0,05(15+N)=1.15, [айнсек*Н*м];

пар

4
өзг
пар
Құжат №
қолы
күнi

Тя=0.01(6+0.32*N)=0.0856, c;
TM=0.1(5+0.5*N)=0.9, c.

Тиристорлы түрлендіргіштің сызықты емес екенін ескере отырып, АРЖ-ні зерттейміз: күшейтілуі шектеулі. ТП кірісіне келтірілген шектеу деңгейі 0,2(1+0,1N) – ді құрайды.

2.1. Бастапқы берілгендердің анализі

Бастапқы берілгендердің анализі модельдерді іске асыру мақсатында бастапқы берілгендердің жеткіліктігін анықтау үшін жасалады.

2.2. АРЖ жұмыс істеу принціпін сипаттау

АРЖ-нің жұмыс істеу принціпі функционалдық сұлба бойынша сипатталады. Сипатталуы 2 бөлімнен тұрады. Біріншісінде статикадағы АРЖ-нің жұмысы қарастырылады. АРЖ бақылауды қамтамасыз етеді, бұған дәлел: ДПТ валының айналыс жилігінің тұрақты берілетін және сырттан әсер етулердегі берілетін шамаға сәйкестігі (пропоционалдығы).
Екінші бөлімшесіндегі бақылау динамикада да қамтамсыз етілетіндігі жөнінде баяндалады: тапсырма мен сырттан әсер ету өзгергенде АРЖ-сі валдың айналыс жилігінің мәнін қолдауға тырысады, мән тапсырмаға сәйкес болады. АРЖ-ні қолдану тапсырыстың аз қуатты сигналдары арқылы басқарудың тез әрекет етуін және айналыс жилігінің қолдау дәлдігін арттыруға мүмкіндік береді.

2.3. АРЖ-нің құрылымдық және аналитикалық модельдерін құру

Модельдеуді VisSim программалық пакеті қолданумен іске асырамыз. Модельдеу арқылы анализдеу мүмкіндігі қамтамасыз етіледі, оның нәтижелерімен АРЖ-нің тиімделуі іске асырылады.

2.3.1. АРЖ құрылымдық сұлбасының құрылуы

VisSim кеңістігіне функционалдық сұлбаға сәйкес блоктар шығарылады. Двигатель үш буынмен модельденеді.Тұрақтылыққа анализдеу кезінде двигательді Wy(p) – беріліс функциясы бар бір буынмен көрсету жеткілікті, өйткені контурдан тыс буындар жүйе тұрақтылығын әсер етпейді.

пар

5
өзг
пар
Құжат №
қолы
күнi

Сур.2. Тәуелсіз қозуы бар тұрақты тоқ двигателінің құрылымдық сұлбасы (моделі), Uя – двигатель зәкірінің кернеуі, Мс – валдағы кедергі моменті, n – вал айналысының жиілігі.

АРЖ байланыспаған контурын құрамыз. Кірісіне қадамды кернеу беріледі. Кері байланыс күшейткішінің шығысы осциллографқа қосылады.

2.3.2. АРЖ элементтерінің беріліс функцияларын анықтау

Элементтердің беріліс функциялар параметрлерінің мәндері нұсқа номеріне сәйкес анықталады. Бұл мәннен одан сәйкес блоктарға енгізіледі. Диаграммаладың блоктары рационалды түрде орналастырылады, жазбалар мен комментарилерге орын қалдыру алдын – ала ойластыру керек. Жұмысты орындаған студенттің аты – жөні орындалған уақыты көрсетілуі керек.

2.4. Байланыспаған контурдың тұрақтылығын зерттеу

АРЖ-нiң байланыспаған контуры тұрақты элементтерден тұрады, бiрақ өз алдына жеткiлiктi керi байланысының контурын құрайды. Сондықтан да, АРЖ-ның байланыспаған күйде тұрақсыз бола алады.
Байланыспаған АРЖ-нiң тұрақтылығының бағалануы Найквист критерийiнiң практикалық қолдануының қажеттi шартының орындалуын тексеру мақсатында жүргiзiледi: байланыспаған контур тұрақты болуы керек. Найквист критерийi байланысқан АРЖ-нiң тұрақтылығын бағалау үшiн ғана емес, оның құрылымды – параметрлiк тиiмделуi үшiн қолданылады.
Программаны есепке қосу арқылы өтпелi сипаттамның түрiне қарай байланыспаған контурдың тұрақты ма, жоқ па екендiгiн анықтаймыз.

пар

6
өзг
пар
Құжат №
қолы
күнi

2.5. Байланыспаған контурдың тұрақтандырылуы

Күшейткiштiң күшейту коэффицентiн өзгерту жолымен жергiлiктi керi байланыс контурының элементтер параметрлерiн өзгерте отырып, өтпелi процестiң 5÷20% шамасында қайта реттелуі бар апериодты түрге айналуын іске асыру керек. Бұл есепті шешудің мүмкін болатын тәсілі: байланыспаған контурді тұрақтылық шегіне шығару, содан соң күшейткіштің күшейту коэффицентін 2÷10 есе азайту.

2.6. Байланысқан АРЖ-нің тұрақтылығын бағалау

Бұл Найквист критерийінің логарифмдік нұсқасымен іске асырылады.
Байланыспаған контурдың элементтерін белгілеп, ЛАЖС мен ЛФЖС–ні шығарамыз. Графиктерді көрнекі түрде орналастыру керек. Фаза мен амплитуда бойынша қорларды анықтаймыз. Олардың мәндері мүмкін бола алатын мәндермен салыстырамыз.

2.7. Байланысқан АРЖ-нің коррекциясы (түзетілуі)

Коррекция басқару контурінің күшейту коэффицентін тиімдеу арқылы жүзеге асырылады. Егер бұл жеткіліксіз болса, негізгі контурге ПИ-реттегіші енгізіледі.
Байланыспаған контурдің ЛАЖС мен ЛФЖС арқылы күшейту коэффицентінің өзгерісінің қажетті шамасын анықтаймыз, өлшем бірлігі – Дб, бұл тұрақтылық қорлары талап етілетін интервалдарға (жоғарғы шекке жақын болғаны қолайлы) кіру үшін орындалады. Фаза бойынша бұл 35°÷65° және амплитуда бойынша 6÷12÷20Дб құрайды. Контур күшейтілуінің өзгерісін П – реттегішін (күшейткіштің) енгізу арқылы жүргізу керек, бұны басқару контурының негізгі сумматорын енгізгеннен кейін жүргізіледі. Бұл кезде контур күшейтілуінің шамасы 20Дб-ден кем болса, негізгі кері байланыс контуріне П - реттегішінен кейін бірден беріліс функциясы бар ПИ – реттегішін енгізу керек:

kp – ПИ – реттегішінің күшейту коэффиценті;
Ти – интегратор уақытының тұрақтысы, 0 Дбдек және 20 Дбдек көлбеуі бар ЛАЖС учаскелерінің аппроксимация жиілігіне кері пропорционал.

пар

7
өзг
пар
Құжат №
қолы
күнi

Сұлбада блоктар санын азайту үшін ПИ – реттегішінде П – реттегіштің күшейтілуін ескеруге болады. Күшейтуді түзеткеннен (коррекциясын жүргізгеннен) кейін, не болмаса ПИ - реттегішті енгізгеннен кейін контур элементтерін қайта белгілеп, ЛАЖС мен ЛФЖС құрамыз, және де фаза мен амплитуда бойынша болатын қорлардың талаптарға сәйкестігін тексереміз. Астатикалық жүйедегі контур күшейтілуінің коэффиценті тура регламенттеледі, ол жанама түрде жүйенің тез әрекет етуін сипаттайды.

2.8. АРЖ сапасын бағалау

АРЖ өтпелі рижімінің сапасын бағалау байланысқан АРЖ-нің өтпелі функциясы арқылы жүзеге асырылады.
Басқарудың негізгі контурын байланыстырамыз, осциллографты АРЖ шығысына ауыстырып қосамыз, ДПТ шығысына әкелеміз.
Есептеуді жүргіземіз.
Реттеу уақытын блағалаймыз, яғни қайта реттелу жүреді. Жақсы ойластырылған жүйенің қайта реттелуі 0% ÷ 40% шектер аралығында болады. Егер алынған қайта реттелу 40% шамасынан асса, жүйенің түзетілуіне қайта оралу және контур күшейтілуін азайту керек.
Толықтай түзетілген жүйенің байланыспаған контурдың ЛАЖС бойынша с0, с1 және с2 – қателік коэффицентерін шамалы түрде анықтау қажет.

2.9. АРЖ тұрақтылық обылысын анықтау

Бұл контурдың күшейтілу коэффиценті бойынша жүретін D – ажырату әдісімен іске асырылады. Бұған Vissim-дегі Найквист годографының құрушысы бейімделуі мүмкін. Ол үшін байланысқан АРЖ сипаттамалық теңдеуінен бөлшекті – рационалды функция түрінде күшейту коэффицентін шығарып алу керек. Vissimде сызықтық буынның алымы дәрежесі бөлімі дәрежесінен аспайтындықтан, бұндай жағдай үшін 1k инверсті мәнгі арналған тұрақтылық обылысы құрылу керек.

3. Элеметтердің параметрлері мен беріліс функциялары

У – күшейткіш апериодтық буынмен модельденеді, параметрлері:
ky=(20+8)=28; Ty=(0.06+0.001*8)=0.068, c.

Күшейткіштің беріліс функциясы:
Wy(p)=28(0,068р+1)

ТП – тиристорлы түрлендіргіш апериодты буынмен модельденеді, параметрлері:

пар

8
өзг
пар
Құжат №
қолы
күнi