Система автоматического управления манипулятором - файл n1.doc

Система автоматического управления манипулятором
Скачать все файлы (619 kb.)

Доступные файлы (1):
n1.doc619kb.16.02.2014 21:07скачать

n1.doc

Министерство образования Российской Федерации

Уфимский Государственный

Авиационный Технический университет

Кумертауский филиал
Кафедра «промышленная автоматика»



КУРСОВАЯ РАБОТА

по теории автоматического управления

Тема: «Система автоматического управления манипулятором»

Вариант: 14


Выполнил: студент гр. АТПП-31

А.А. Балакирев
Проверил: ст. преподаватель

Е.А. Закурдаева


Кумертау 2007

Содержание

Введение

  1. Исходная схема заданной САУ

  2. Функциональная схема САУ

  3. Расчет общей передаточной функции разомкнутой САУ

  4. Определение устойчивости заданной САУ.

  5. Определение передаточной функции замкнутой системы

  6. Построение графика ВЧХ

  7. Построение вещественных трапеций и графиков h-функций

  8. Анализ САУ

Вывод

Использованная литература
Введение

Для автоматизации операций загрузки и выгрузки деталей из рабочей зоны применяют автооператоры, которые могут работать как в автоматическом режиме, та и в режиме ручного управления. При этом рабочий орган манипулятора должен с большой точностью повторять движения рычага управления.

  1. Исходная схема заданной САУ

Манипулятор состоит из силового цилиндра 1 с устройством 2 захвата детали 3 и связан с преобразователем перемещения 4, в качестве которого использован потенциометр. Для управления перемещения гидроцилиндра 1 служит двухкаскадный гидравлический усилитель. Первый каскад усиления содержит два сопла 5 и 6 с заслонкой 7 и два дросселя с постоянными проходными сечениями, включенные по дифференциальной схеме. Заслонка 7 поворачивается на определенный угол электромеханическим преобразователем 8, управляемым усилителем 9, входным сигналом которого является разность потенциалов на движках потенциометра 4 и задающего потенциометра 10, включенных в мостовую схему. Второй каскад усиления выполнен в виде усилителя с четырехкромочным золотником, плунжер 11 которого расположен в гильзе и находится под действием пружин в нейтральном положении.

В исходном состоянии САУ заслонка 7 расположена так, что зазоры между ней и соплами 5 и 6 одинаковы, а давление в камерах А и В золотника равны друг другу. Плунжер 11 также находится в рабочем положении и рабочий цилиндр 1 неподвижен.

При смещении движка задающего потенциометра 10 на входе усилителя 9 возникает электрический сигнал. Заслонка 7 поворачивается электромеханическим преобразователем 8 и давление в камерах А и Б золотника изменяется, что влечет за собой перемещение плунжера 11 и открытие щелей золотника. Силовой цилиндр 1 приходит в движение в соответствии с разностью давлений в его полостях и перемещает движок потенциометра 4 до тех пор, пока не восстановится равновесие, т.е. пока разность потенциалов с движков потенциометра 4 и 10 не станет соизмеримой с ошибкой САУ. В этом случае сигнал на выходе усилителя 9 близок к нулю, заслонка 7, а следовательно и плунжер 11 золотника занимают нейтральное положение и движение цилиндра 1 прекращается. Таким образом, силовой цилиндр 1 с деталью 3 отслеживает перемещение движка задающего потенциометра 10.

Коэффициенты звеньев:

КП1=4 В/мм; КП2=4 В/мм; ТЭУ=0,01 с; КЭУ=220; ТЭМ=0,12 с; КЭМ=3,6 мм/В;

?=220 с-1; ?=0,7; КГУ=4*106 мм2/с; КГЦ=8*10-5 1/мм2;
2. Функциональная схема САУ


ПП1,ПП2 – преобразователь перемещения;

ЭУ – электронный усилитель;

ЭМП – электромеханический преобразователь;

ГУ – двухполостной гидроусилитель;

ГЦ – идроцилиндр.

Определение общей передаточной функции

Передаточные функции отдельных звеньев:


  1. Расчет общей передаточной функции разомкнутой САУ




  1. Электронный усилитель

, => ;

  1. Двухкаскадный гидроусилитель с усилителем типа соплозаслонка в первом каскаде

, => ;

  1. Гидроцилиндр (без учета массы)

, => ;

  1. Преобразователь перемещения

, => =KП ;

  1. Электромеханический преобразователь

, => .


Общая передаточная функция разомкнутой САУ

W(P)= KП1* KП2****

Подставив цифровые значения получим:



Произведя арифметические преобразования получим:



Найдем частотную передаточную функцию разомкнутой системы

, где .


Преобразовав и умножив на сопряженное число получим:



  1. Определение устойчивости заданной САУ.

Расчитаем полиномы частотной передаточной функчии. Данные сведены в таблицу 4.1

Таблица 4.1



Re числитель

Jm знаменатель

знаменатель























0

0

0

0

#ДЕЛ/0!

#ДЕЛ/0!

5

-5,48938E-15

-7,77512E-10

9,04306E-13

-0,00607026

-859,788

10

-2,183E-14

-1,30039E-09

6,43162E-12

-0,003394166

-202,187

15

-4,86394E-14

-1,31546E-09

2,52619E-11

-0,001925406

-52,073

20

-8,528E-14

-5,7248E-10

7,26527E-11

-0,001173804

-7,87968

30

-1,8423E-13

4,16523E-09

3,54691E-10

-0,00051941

11,74327

40

-3,0848E-13

1,48006E-08

1,164E-09

-0,000265018

12,71535

50

-4,4375E-13

3,30813E-08

3,04685E-09

-0,000145642

10,85752

75

-6,99609E-13

1,21883E-07

1,96593E-08

-3,55866E-05

6,19973

100

-5E-13

2,846E-07

8,319E-08

-6,01034E-06

3,421086

150

3,65625E-12

8,26744E-07

8,15542E-07

4,48322E-06

1,013736

200

1,84E-11

1,4392E-06

5,45298E-06

3,3743E-06

0,263929

250

5,26563E-11

1,46291E-06

2,98684E-05

1,76294E-06

0,048978

300

1,179E-10

-3,462E-07

0,000139177

8,47121E-07

-0,00249

350

2,28156E-10

-5,96343E-06

0,000556383

4,10071E-07

-0,01072

400

4E-10

-1,82416E-05

0,001933679

2,0686E-07

-0,00943

500

1,0075E-09

-0,000079457

0,016470397

6,11704E-08

-0,00482

750

5,25516E-09

-0,000782174

0,888147841

5,91698E-09

-0,00088

1000

1,678E-08

-0,003560164

15,49237003

1,08311E-09

-0,00023


По данным значениям построим график АФЧХ


Рис. 4.1 – АФЧХ разомкнутой передаточной функции САУ
График не охватывает точку (-1;j0), отсюда следует что система устойчива.



  1. Определение передаточной функции замкнутой системы

Передаточная функция замкнутой САУ определяется:



Подставив цифровые значения получим:



Произведя арифметические преобразования получим:


Найдем частотную передаточную функцию замкнутой системы

, где .


Преобразовав и умножив на сопряженное число получим:


6. Построение графика ВЧХ

Для построения ВЧХ выделим вещественную часть частотной передаточной функции замкнутой системы:



Расчитаем полиномы ВЧХ. Данные сведены в таблицу 6.1

Таблица 6.1

w

числитель

знаменатель

P(w)

0

6082560

36500000

0,166645

10

6082546

36509840

0,1666

20

6082507

36659360

0,16592

30

6082446

37308560

0,163031

40

6082368

39057440

0,155729

50

6082283

42746000

0,142289

60

6082202

49454240

0,122986

70

6082138

60502160

0,100528

80

6082108

77449761

0,07853

90

6082130

1,02E+08

0,059572

100

6082224

1,36E+08

0,044564

110

6082415

1,83E+08

0,033257

120

6082728

2,44E+08

0,024946

130

6083191

3,22E+08

0,018887

140

6083836

4,21E+08

0,014464

150

6084695

5,43E+08

0,011212

160

6085805

6,92E+08

0,008797

200

6093552

1,64E+09

0,003724

300

6153552

8,14E+09

0,000756

400

6323904

2,56E+10

0,000247

500

6690960

6,25E+10

0,000107

По данным таблицы построим график ВЧХ:



Рис.6.1 – ВЧХ замкнутой САУ
7. Построение вещественных трапеций и графиков h-функций

Полученную ВЧХ следует заменить прямыми и составить из них трапеции таким образом, чтобы при сложении ординат всех трапеций получился исходный график. В результате получаем в данном случае четыре трапеции, показанные на рис.7.1


Рис. 7.1 – вещественные трапеции




По графикам вещественных трапеций определим: ?ср, ?н, Н, ?

Таблица 7.1

трапеция

?ср

?н

Н

?

1

87

56

0,025

0,64

2

179

87

0,095

0,49

3

212

179

0,019

0,84

4

310

212

0,026

0,68


По параметрам вещественных трапеций рассчитываем значения h-функций

Таблица 7.2

т

t1

x(0,65)

x1

t2

x(0,5)

x2

t3

x(0,85)

x3

t4

x(0,7)

x4

0,000

0,000

0,000

0,000

0,000

0,000

0,000

0,000

0,000

0,000

0,000

0,000

0,000

0,500

0,006

0,259

0,006

0,003

0,240

0,023

0,002

0,290

0,006

0,002

0,267

0,007

1,000

0,011

0,505

0,013

0,006

0,461

0,044

0,005

0,562

0,011

0,003

0,519

0,013

1,500

0,017

0,722

0,018

0,008

0,665

0,063

0,007

0,794

0,015

0,005

0,740

0,019

2,000

0,023

0,899

0,022

0,011

0,883

0,084

0,009

0,974

0,019

0,006

0,919

0,024

2,500

0,029

1,030

0,026

0,014

0,967

0,092

0,012

1,090

0,021

0,008

1,050

0,027

3,000

0,034

1,117

0,028

0,017

1,061

0,101

0,014

1,164

0,022

0,010

1,130

0,029

3,500

0,040

1,158

0,029

0,020

1,115

0,106

0,017

1,174

0,022

0,011

1,161

0,030

4,000

0,046

1,159

0,029

0,022

1,142

0,108

0,019

1,149

0,022

0,013

1,160

0,030

4,500

0,052

1,134

0,028

0,025

1,134

0,108

0,021

1,099

0,021

0,015

1,132

0,029

5,000

0,057

1,098

0,027

0,028

1,118

0,106

0,024

1,037

0,020

0,016

1,084

0,028

5,500

0,063

1,050

0,026

0,031

1,092

0,104

0,026

0,979

0,019

0,018

1,032

0,027

6,000

0,069

1,003

0,025

0,034

1,051

0,100

0,028

0,934

0,018

0,019

0,984

0,026

6,500

0,075

0,946

0,024

0,036

1,018

0,097

0,031

0,910

0,017

0,021

0,948

0,025

7,000

0,080

0,941

0,024

0,039

0,993

0,094

0,033

0,908

0,017

0,023

0,927

0,024

7,500

0,086

0,926

0,023

0,042

0,974

0,093

0,035

0,927

0,018

0,024

0,922

0,024

8,000

0,092

0,935

0,023

0,045

0,966

0,092

0,038

0,955

0,018

0,026

0,932

0,024

8,500

0,098

0,948

0,024

0,047

0,966

0,092

0,040

0,990

0,019

0,027

0,951

0,025

9,000

0,103

0,966

0,024

0,050

0,970

0,092

0,042

1,023

0,019

0,029

0,976

0,025

9,500

0,109

0,987

0,025

0,053

0,975

0,093

0,045

1,048

0,020

0,031

1,000

0,026

10,000

0,115

1,006

0,025

0,056

0,982

0,093

0,047

1,059

0,020

0,032

1,020

0,027

10,500

0,121

1,017

0,025

0,059

0,987

0,094

0,050

1,058

0,020

0,034

1,033

0,027

11,000

0,126

1,027

0,026

0,061

0,993

0,094

0,052

1,034

0,020

0,035

1,047

0,027

11,500

0,132

1,029

0,026

0,064

0,997

0,095

0,054

1,024

0,019

0,037

1,037

0,027

12,000

0,138

1,026

0,026

0,067

0,997

0,095

0,057

1,000

0,019

0,039

1,027

0,027

12,500

0,144

1,019

0,025

0,070

0,997

0,095

0,059

0,979

0,019

0,040

1,017

0,026


По значениям h-функций строим их графики. Просуммировав ординаты этих графиков получаем искомую кривую переходного процесса.



Рис. 7.2 – искомая кривая переходного процесса

8. Анализ САУ

Анализ построенной кривой переходного процесса показывает, что:

  1. время регулирования равно 0,04 с;

  2. перерегулирование составляет 6%;

  3. число полуколебаний равно 1;

  4. скорость равна 1;

  5. затухание за период равно 100%;

Вывод

Следуя из показателей качества переходного процесса можно сделать вывод что данная система автоматического управления манипулятором идеально подходит для использования.
Список использованной литературы

  1. В.А. Бесерский, Е.П. Попов «Теория систем автоматического управления»;

  2. В.Н. Брюханов, М.Г. Косов «Теория автоматического управления»;

  3. А.А. Ерофеев «Теория автоматического управления».
Учебный текст
© perviydoc.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации