Creeaza.com - informatii profesionale despre


Simplitatea lucrurilor complicate - Referate profesionale unice




Acasa » tehnologie » tehnica mecanica
PROIECT - Ingineria reglarii automate - sistemul de reglare automata a unei actionari cu motor electric

PROIECT - Ingineria reglarii automate - sistemul de reglare automata a unei actionari cu motor electric




Universitatea Transilvania din Brasov

Facultatea de Electrotehnica

Ingineria reglarii automate

PROIECT




Tema proiect

I.) Sa se proiecteze sistemul de reglare automata a unei actionari cu motor electric de curent continuu (cu excitatie independenta la flux de excitatie constant) comandat prin tensiune pe indus in 2 variante:

a.) Reglarea dupa stare a pozitiei unghiulare a arborelui rotoric , sistem continuu in timp - realizare analogica a dispozitivului de automatizare;

b.) Reglarea dupa stare a pozitiei unghiulare a arborelui rotoric , sistem discret in timp - realizare numerica a dispozitivului de automatizare;

II.) Continutul proiectului:

1.) - Se impune estimarea turatiei si a curentului rotoric printr-un estimator

tip Luenberger pe baza masurarii directe a pozitiei unghiulare (fara calculul traductorului de pozitie).

- Performantele de regim dinamic,stationar

2.) Identificarea motorului de curent continuu conform enuntului temei in cele 2 variante: model intrare – stare – iesire - continuu

- discret

x1 = q ( = y )

x2 W (estimate) 

x3 = ia   (estimate)

3.) Prezentarea structurii de reglare automata cu scheme bloc pe cele 2 variante.

4.) Proiectarea controlerelor de automatizare :

regulatoarul dupa stare si observatorul Luenberger in cele 2 variante

5.) Programele pentru cele 2 variante in MATLAB si schemele structurilor de reglare in SIMULINK

Datele nominale ale motorului:

PN = 9.2 kW

nN = 425 rot/min

nmax = 2975 rot/min

UAN = 250 V

IAN = 43 A

RA = 1.16 W

LA = 12 mH

Jm = 0.5 kg m2

Datele pentru masina de lucru:

Mr = 20 Nm

Jl = 0.29 kg m2

Reglarea dupa stare a pozitiei unghiulare a arborelui rotoric, sistem continuu in timp - realizare analogica a dispozitivului de automatizare

Modelul matematic ce caracterizeaza functionarea unui motor de curent continuu cu excitatie independenta se poate deduce pornind de la ecuatiile generale de echilibru in circuitul rotoric:

(1)

(2)

(3)

(4)

Consideram .

La reglarea dupa stare, in locul unui model matematic cu o ecuatie diferentiala de ordin n, vom avea un model matematic de tip intrare-stare-iesire care utilizeaza n ecuatii diferentiale de ordin 1. Ordinul sistemului e legat de numarul variabile de stare.

Modelul intrare-stare-iesire e caracterizat de ecuatiile:

(ecuatia de tranzitie) (5)

( ecuatia de iesire) (6)

unde A este matricea sistemului, B este matricea de comanda iar C e matricea de observabilitate.

In cazul nostru avem trei variabile de stare :

-pozitia unghiulara q, notata cu x1

-viteza unghiulara W, notata cu x2

-curentul rotoric ia, notata cu x3

Inlocuind variabilele de stare in ecuatiile (1)-(4) obtinem urmatorul sistem de ecuatii:

Cele trei ecuatii le vom scrie sub forma matriciala, conform ecuatiei (5):

( y = x1 = q

Metodele de proiectare in spatiul starilor au o caracteristica care consta in existenta a 2 pasi de proiectare:

- in primul pas se considera prin ipoteza ca sunt masurate toate starile procesului, ceea ce ne permite determinarea regulatorelor dupa stare

- in pasul al doilea se determina un estimator (sau observator) de stare care reconstuieste toate starile procesului (masurabile si nemasurabile) pe baza masurari uneia dintre ele (deobicei y din ecuatia 6).

Determinarea regulatorului de stare

Semnalul de comanda u este o combinatie liniara a marimilor de comanda:

KR este coeficientul de prefiltrare a comenzii

este matricea coeficientilor de reglare



Inlocuind comanda u in ecuatia (5) obtinem:

Obtinem o noua matrice a sistemului corectata cu vectorul coeficientilor de reglare . Coeficientii vectorului de reglare se calculeaza pornind de la ecuatia diferentiala omogena a sistemului considerand referinta r = 0.

Aplicand transformata Laplace se obtine . I este matricea unitara. Exprimand matrice inversa ca fiind adjuncta supra determinantul avem:

Ecuatia caracteristica care descrie functionarea in regim tranzitoriu se obtine prin anularea numitorului.

(7)

Rezolvand determinantul obtinem un polinom de gradul 3 cu necunoscutele K1, K2 si K3. Cei trei coeficienti se calculeaza prin metoda alocarii polilor.

Metoda alocarii polilor consta in a impune o functionare dorita viitoare a procesului reglat, utilizand un polinom caracteristic cu o plasare corespunzatoare a polilor in planul complex.

Avand trei necunoscute vom folosi un polinom de gradul trei scris sub forma urmatoare:

(8)

Rezolvand ecuatia de gradul doi, care e ecuatia unui element de ordin doi, obtinem polii , care trebuie sa aibe partea reala negativa. Cunoscand cei 2 poli complexi conjugati, plasam al treilea pol in planul complex, la stanga partii reale ale celor doi poli.

Comparand coeficientii ecuatiei de gradul trei (8) cu cei ai ecuatiei (7), obtinem valorile pentru K1, K2 si K3.

Comanda din MATLAB care calculeaza coeficientii de reglare este PLACE.

Pentru rezolvarea ecuatiei de gradul doi am ales un factor de amortizare x = 0.7 iar pulsatia wn = 8. Au rezultat polii . Cunoscind cei doi poli am ales al treilea pol p3 = -7.

Determinarea coeficientului de prefiltare a comenzii KR se face asigurand un regim stationar ideal, adica iesirea y (t ) = r.

Pornind de la ecuatia cu rezulta

Inlocuind in ecuatia expresia lui obtinem

Determinarea estimatorului (observatorului) Luenberger

Pentru determinarea regulatorului de stare s-a plecat de la ipoteza ca avem disponibile pe calea de reactie, prin masurari directe, toate starile procesului. In realitate de cele mai multe ori nu avem acces la toate starile procesului. Pentru aceasta situatie s-a dezvoltat principiul si teoria estimatorului, adica a determinari unui dispozitiv pentru calcularea tuturor starilor procesului.

Combinarea finala regulator de stare + estimator de stare formeaza un sistem dinamic numit controler.

Estimatorul Luenberger se bazeaza pe cele 2 variante de estimatoare: cu diferentiere si cu model paralel, folosind in plus o reactie interna pe modelul estimatorului. Marimea de reactie folosita este marimea de eroare ( Dx ) intre valoarea reala ( x ) si cea estimata a unei stari (). Astfel .

La modelul paralel se pleaca de la marimea de comanda cu un model al procesului real, in paralel cu acesta existand un model care foloseste marimi estimate ale procesului.

Observatorul Luenberger trebuie sa fie mai rapid decat regulatorul de stare. Pentru determinarea dinamicii observatorului se va folosi tot metoda plasarii polilor. Polii observatorului trebuie sa fie in planul complex , la stanga polilor regulatorului de stare.

Ecuatiile observatorului se obtin pornind de la ecuatiile urmatoare:

; este matricea coeficientilor de corectare a erorilor de estimare

Inlocuind ecuatia a doua in prima ecuatie se obtine

In ecuatia se inlocuiesc ecuatiile corespunzatoare ale lui si a lui si se obtine . Aceasta este ecuatia omogena a observatorului. Aplicand transformata Laplace se obtine:

Anuland numitorul (9) si rezolvand determinantul se obtine un polinom de gradul trei, avand ca necunoscute coeficientii matricii de corectare a estimatorului . Coeficientii matricii de corectare se calculeaza cu metoda plasarii polilor, descrisa in paragraful anterior.

Folosind un estimator de 5 ori mai rapid decat regulatorul de stare, avem urmatoarele date pentru proiectarea estimatorului:

Inlocuind valorile in ecuatia estimatorului (10), care e un polinom de gradul trei. Rezolvand ecuatia de gradul doi obtinem cei doi poli complexi conjugati ai estimatorului . Al treilea pol il alegem la stanga partii reale ale polilor complexi si anume . Comparand coeficientii ecuatiei (9) cu ecuatia (10), gasim valorile pentru coeficientii matricii de corectare a estimatorului . In limbajul MATLAB se utilizeaza comanda PLACE care calculeaza coeficientii matricii .

Proiectarea controlerului

In final combinam cei 2 pasi (proiectarea regulatorului de stare cu proiectarea estimatorului. La regulatorul dupa stare rezulta urmatoarea lege de comanda:

Inlocuim semnalul de comanda in ecuatia regulatorului:

Ecuatia estimatorului poate fi scrisa este:

Controlerul va fi descris de urmatoarele ecuatii:

Scriind ecuatiile sub forma matriciala obtinem urmatorul sistem:



Controlerul este descris de urmatoarele matrici:

Matricea sistemului

Matricea de comanda

Matricea de observabilitate

Schema bloc a sistemului automat de reglare a motorului de curent continuu

Programul in MATLAB

c=4.49 %constanta a motorului care se calculeaza cu formula

Ra=1.16

La=0.012

J=0.5

Jl=0.29

A=[0 1 0 ; 0 0 c/J ; 0 -c/La -Ra/La]; % matricea sistemului

B=[0 ; 1 ; 1/La];   % matricea de comanda

C=[1 0 0]; % matricea de observabilitate

D=0;  % matricea de interconexiune

% generarea referintei de intrare

timp=50;

for i=1:40

u(i+1)=-i/40*timp;

end

u(1)=0;

for i=41:100

u(i+1)=-timp;

end

for i=101:140

u(i+1)=-(timp-(i-100)/40*timp);

end

for i=141:200

u(i+1)=0;

end

% calcularea polilor regulatorului

z=0.7 % factorul de amortizare

wn=8 % pulsatia

pr=7 % al treilea pol

ec=[1 2*z*wn+pr wn*wn+2*z*wn*pr wn*wn*pr]; % ecuatia de gradul trei

poli_reg=[roots(ec)]  % calcularea radacinilor (polilor)

kt=place(A,B,poli_reg)  % calcularea matricii coeficientilor de reglare

kr=1/(C*inv(B*kt-A)*B)   % calcularea coeficientul de prefiltrare a comenzii

% calcularea polilor observatorului

z1=0.7  % factorul de amortizare

wn1=5*wn % pulsatia de 5 ori mai rapida

po=30  % al treilea pol

ec1=[1 2*z1*wn1+po wn1*wn1+2*z1*wn1*po wn1*wn1*po]; % ecuatia de gradul trei

poli_obs=[roots(ec1)] % calcularea radacinilor (polilor)

k0=place(A',C',poli_obs)' % calcularea coeficientilor de corectie

% matricile controlerului regulator + observator

Asys=[A-B*kt B*kt ; zeros(size(A)) A-C*k0]

Bsys=[B*kr ; zeros(size(B))]

Csys=[C zeros(size(C))]

% afisarea graficului

t=0:0.1:20;

[y,x]=lsim(Asys,Bsys,Csys,0,u,t);

plot(t, y, 'y-',t,u,'r-')

grid on

title('Pozitia unghiulara (Rosu - comanda impusa; Galben - raspunsul sistemului)')

xlabel('t [s]')

ylabel('teta [grad]')

% salvarea semnalului de referinta in fisier necesar simularii in SIMULINK

Ref=[t; u];

save input.mat Ref

Schema structurii de reglare in SIMULINK







Politica de confidentialitate


.com Copyright © 2020 - Toate drepturile rezervate.
Toate documentele au caracter informativ cu scop educational.


Proiecte

vezi toate proiectele
 SCHITA DE PROIECT DIDACTIC GEOGRAFIE CLASA: a IX-a - Unitatile majore ale reliefului terestru
 PROIECT DIDACTIC 5-7 ani Educatia limbajului - Cate cuvinte am spus?
 Proiect atestat Tehnician Electronist - AMPLIFICATOARE ELECTRONICE
 Proiect - masurarea si controlul marimilor geometrice

Lucrari de diploma

vezi toate lucrarile de diploma
 Lucrare de diploma - eritrodermia psoriazica
 ACTIUNEA DIPLOMATICA A ROMANIEI LA CONFERINTA DE PACE DE LA PARIS (1946-1947)
 LUCRARE DE DIPLOMA MANAGEMENT - MANAGEMENTUL CALITATII APLICAT IN DOMENIUL FABRICARII BERII. STUDIU DE CAZ - FABRICA DE BERE SEBES
 Lucrare de diploma tehnologia confectiilor din piele si inlocuitor - proiectarea constructiv tehnologica a unui produs de incaltaminte tip cizma scurt

Lucrari licenta

vezi toate lucrarile de licenta
 LUCRARE DE LICENTA CONTABILITATE - ANALIZA EFICIENTEI ECONOMICE – CAI DE CRESTERE LA S.C. CONSTRUCTIA S.A TG-JIU
 Lucrare de licenta sport - Jocul de volei
 Lucrare de licenta stiintele naturii siecologie - 'surse de poluare a clisurii dunarii”
 LUCRARE DE LICENTA - Gestiunea stocurilor de materii prime si materiale

Lucrari doctorat

vezi toate lucrarile de doctorat
 Diagnosticul ecografic in unele afectiuni gastroduodenale si hepatobiliare la animalele de companie - TEZA DE DOCTORAT
 Doctorat - Modele dinamice de simulare ale accidentelor rutiere produse intre autovehicul si pieton
 LUCRARE DE DOCTORAT ZOOTEHNIE - AMELIORARE - Estimarea valorii economice a caracterelor din obiectivul ameliorarii intr-o linie materna de porcine

Proiecte de atestat

vezi toate proiectele de atestat
 PROIECT ATESTAT MATEMATICA-INFORMATICA - CALUTUL INTELIGENT
 Proiect atestat Tehnician Electronist - AMPLIFICATOARE ELECTRONICE
 ATESTAT PROFESIONAL LA INFORMATICA - programare FoxPro for Windows
 ATESTAT PROFESIONAL TURISM SI ALIMENTATIE PUBLICA, TEHNICIAN IN TURISM




Fisurarea metalului de baza
REDUCEREA UNUI SISTEM DE FORTE IN RAPORT CU UN PUNCT. TORSOR DE REDUCERE
Automatizare masini de injectie mase plastice
REDUCEREA UNEI FORTE IN RAPORT CU UN PUNCT
Fise tehnologice de sudare WPS
SCURGERI HIDRAULICE
Schimburile de caldura sub temperatura variabila, calduri specifice, relatii intre caldurile specifice ale gazelor perfecte.
Mijloace tehnice pentru paletizare




Termeni si conditii
Contact
Creeaza si tu