Электрогидравлический следящий привод с машинным управлением

5.1.1-ТАУ курсовой.doc

Министерство образования Республики Беларусь
Белорусский национальный технический университет
Автотракторный факультет
Кафедра «Гидропневмоавтоматика и гидропневмопривод»
по дисциплине «Теория автоматического управления»
Тема: «Электрогидравлический следящий привод с машинным управлением»
Исполнитель: студент группы 101715
Руководитель курсовой работы
Описание устройства и работы автоматической системы
разработка ее функциональной схемы 3
Разработка математической модели и структурной схемы
Оценка устойчивости замкнутой системы .8
Определение частотных характеристик системы ..9
Построение желаемой ЛАЧХ системы и оценка качества САР .14
Определение ЛАЧХ корректирующего устройства и расчет его
Построение структурной схемы и определение передаточной
функции скорректированной САР 18
Расчет переходной характеристики и оценка качества
скорректированной САР. 19
Описание устройства и работы автоматической системы разработка ее
функциональной схемы
В данной курсовой работе рассматривается электрогидравлический следящий
привод с машинным управлением. Электрогидравлический следящий привод с
машинным управлением (рисунок 1) имеет силовую часть состоящую из
регулируемого насоса 11 и гидродвигателя 12 и управляющую часть. Последняя
является электрогидравлическим следящим приводом с дроссельным управлением
и состоит из гидрораспределителя сопло-заслонка выключающего заслонку 4
сопла 5 постоянные дроссели 6 золотникового гидрораспределителя 7
гидроцилиндра 9 шток 8 которого связан рычажной передачей 10 с
регулирующим органом насоса 11. Вал гидромотора 12 через редуктор 13
соединен с регулируемым объектом 14. С валом гидромотора соединен датчик 16
обратной связи напряжение [pic] на выходе которого изменяется
пропорционально углу поворота выла гидромотора [pic]. Сигнал от датчика
обратной связи поступает на вход усилителя-сумматора 3 к выходу которого
подключено корректирующее устройство (КУ) 2 и электромеханический
преобразователь 1 управляющий заслонкой 4.
Рисунок 1: Принципиальная схема электрогидравлического следящего
привода с машинным управлением
I. Электрический усилитель сумматор
II. Электрогидравлический усилитель (ЭГУ)
III. Гидравлический исполнительный мех-м (ГИМ)
IV. Регулируемый насос
V. Гидродвигатель (гидромотор)
VI. Датчик обратной связи (ДОС)
[pic] [pic] [pic] [pic]
Уравнения движения динамических звеньев привода:
Гидропередача (силовая часть)
Гидроцилиндр управляемый золотниковым распределителем
Кинематическая связь штока силового цилиндра с регулирующим органом
Усилитель постоянного тока
Датчик обратной связи
Сравнивающий элемент
Постоянные времени и коэффициенты передач
Функциональная схема электрогидравлического следящего привода с
машинным управлением
На основание имеющейся функциональной схемы электрогидравлического
следящего привода с машинным управлением составим структурную схему:
Запишем передаточные функции звеньев:
[pic] - безинерционное звено
Электрогидроусилитель
[pic] - последовательное соединение интегрирующего и апериодического звена
[pic]- безинерционное звено
Рассчитаем постоянные времени и коэффициенты передачи:
Передаточные функции системы:
Передаточная функция разомкнутой системы
Главная передаточная функция системы
Передаточная функция замкнутой САР для ошибки
Оценка устойчивости системы
Устойчивость замкнутой системы определим по критерию Гурвица.
Характеристическое уравнение системы имеет вид:
Т.к. исследуемая САР 4-го порядка то запишем для нее
характеристическое уравнение в общем виде:
Будем иметь следующие коэффициенты:
Для устойчивости системы 4-го порядка по критерию Гурвица необходимо и
Так как [pic] то система неустойчива структурная неустойчивость.
Определение частотных характеристик системы
Построение АЧХ и АФЧХ замкнутой САР.
Запишем выражение для главной передаточной функции подставив в него
постоянные все коэффициенты:
Подставим [pic] и перепишем предыдущее выражение в виде:
Умножим числитель и знаменатель на комплексно-сопряженное выражение
Расчет сведем в таблицу:
Определяем составляющие переходной характеристики. По табл. [pic]-
функций для каждой i-ой трапеции находим столбец соответствующий значению
коэффициента [pic]. Из этого столбца для ряда значений табличного время
[pic] выписываем значение [pic]. Затем для каждой выбранной точки
табличного времени [pic] определяем действительное время [pic] а по
значению [pic] определяем ординаты составляющей переходной характеристики
которая соответствует i-ой трапеции: [pic].
Расчет проведем в таблицах:
[pi[pic] [pic] [pic] [pi[pic] [pic] [pic]
По данным таблицы строим график составляющих [pic] переходной
характеристики (Рисунок 10). Затем суммируем ординаты всех составляющих в
выбранные моменты времени и определяем ординаты [pic] переходной
Определим показатели качества САР:
Перерегулирование: [pic]
Время переходного процесса: [pic]
В ходе выполнения данной курсовой работы были разработаны
функциональная схема автоматической системы математическая модель и
структурная схема. Было установлено что система является астатической 2-го
порядка. Были построены АЧХ АФЧХ замкнутой САР и ЛАЧХ ЛФЧХ разомкнутой
САР. Была построена желаемая ЛАЧХ. При этом избыток фаз составлял [pic] и
[pic]. Было подобрано корректирующее устройство и рассчитаны все ее
параметры. Была построена переходная характеристика скорректированной САР
методом В.В. Солодовникова по ВЧХ САР. Определены перерегулирование и время
переходного процесса.
Автушко В.П.: Методические указания к выполнению курсовой работы по
курсу «Теория автоматического управления». Минск БНТУ 2006 52 стр.
«Линейные автоматические системы» И.М.Макаров Б.М.Менский учебное
пособие для вузов. М. «Машиностроение» 1977 464 стр.

5.1.2-ТАУ курсовой.doc

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ
БЕЛОРУССКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра «Гидропневмоавтоматика и гидропневмопривод»
«Теория автоматического управления»
Описание устройства и работы автоматической системы
разработка ее функциональной схемы 3
Разработка математической модели и структурной схемы
Оценка устойчивости замкнутой системы .8
Определение частотных характеристик системы ..9
Построение желаемой ЛАЧХ системы и оценка качества САР .14
Определение ЛАЧХ корректирующего устройства и расчет его
Построение структурной схемы и определение передаточной
функции скорректированной САР 19
Расчет переходной характеристики и оценка качества
скорректированной САР. 20
Описание устройства и работы автоматической системы разработка ее
функциональной схемы
В данной курсовой работе рассматривается электрогидравлический следящий
привод с машинным управлением. Электрогидравлический следящий привод с
машинным управлением (рисунок 1) имеет силовую часть состоящую из
регулируемого насоса 11 и гидродвигателя 12 и управляющую часть. Последняя
является электрогидравлическим следящим приводом с дроссельным управлением
и состоит из гидрораспределителя сопло-заслонка выключающего заслонку 4
сопла 5 постоянные дроссели 6 золотникового гидрораспределителя 7
гидроцилиндра 9 шток 8 которого связан рычажной передачей 10 с
регулирующим органом насоса 11. Вал гидромотора 12 через редуктор 13
соединен с регулируемым объектом 14. С валом гидромотора соединен датчик 16
обратной связи напряжение [pic] на выходе которого изменяется
пропорционально углу поворота выла гидромотора [pic]. Сигнал от датчика
обратной связи поступает на вход усилителя-сумматора 3 к выходу которого
подключено корректирующее устройство (КУ) 2 и электромеханический
преобразователь 1 управляющий заслонкой 4.
Рисунок 1: Принципиальная схема электрогидравлического следящего
привода с машинным управлением
Описание устройства и работа автоматической системы
I. Электрический усилитель сумматор
II. Электрогидравлический усилитель (ЭГУ)
III. Гидравлический исполнительный мех-м (ГИМ)
IV. Передача «шариковый винт-гайка»
V. Датчик обратной связи (ДОС)
Уравнения движения динамических звеньев привода:
Гидропередача (силовая часть)
Гидроцилиндр управляемый золотниковым распределителем
Кинематическая связь штока силового цилиндра с регулирующим органом
Усилитель постоянного тока
Датчик обратной связи
Сравнивающий элемент
Постоянные времени и коэффициенты передач
Функциональная схема электрогидравлического следящего привода с
машинным управлением
На основание имеющейся функциональной схемы электрогидравлического
следящего привода с машинным управлением составим структурную схему:
Запишем передаточные функции звеньев:
[pic] - безинерционное звено
Электрогидроусилитель
[pic] - последовательное соединение интегрирующего и апериодического звена
[pic]- безинерционное звено
Рассчитаем постоянные времени и коэффициенты передачи:
Передаточные функции системы:
Передаточная функция разомкнутой системы
Главная передаточная функция системы
Передаточная функция замкнутой САР для ошибки
Оценка устойчивости системы
Устойчивость замкнутой системы определим по критерию Гурвица.
Характеристическое уравнение системы имеет вид:
Т.к. исследуемая САР 4-го порядка то запишем для нее
характеристическое уравнение в общем виде:
Будем иметь следующие коэффициенты:
Для устойчивости системы 4-го порядка по критерию Гурвица необходимо и
Так как [pic] то система неустойчива структурная неустойчивость.
Определение частотных характеристик системы
Построение АЧХ и АФЧХ замкнутой САР.
Запишем выражение для главной передаточной функции подставив в него
постоянные все коэффициенты:
Подставим [pic] и перепишем предыдущее выражение в виде:
Помножив на комплексно сопряженное выражение получим
Расчет сведем в таблицу:
[pic] [pic] [pic] [pic]
Определяем составляющие переходной характеристики. По табл. [pic]-
функций для каждой i-ой трапеции находим столбец соответствующий значению
коэффициента [pic]. Из этого столбца для ряда значений табличного время
[pic] выписываем значение [pic]. Затем для каждой выбранной точки
табличного времени [pic] определяем действительное время [pic] а по
значению [pic] определяем ординаты составляющей переходной характеристики
которая соответствует i-ой трапеции: [pic].
Расчет проведем в таблицах:
[pi[pic] [pic] [pic] [pi[pic] [pic] [pic]
По данным таблицы строим график составляющих [pic] переходной
характеристики (Рисунок 10). Затем суммируем ординаты всех составляющих в
выбранные моменты времени и определяем ординаты [pic] переходной
Определим показатели качества САР:
Перерегулирование: [pic]
Время переходного процесса: [pic]
Рисунок 10 - Переходная характеристика САР
В ходе выполнения данной курсовой работы были разработаны
функциональная схема автоматической системы математическая модель и
структурная схема. Было установлено что система является астатической 2-го
порядка. Были построены АЧХ АФЧХ замкнутой САР и ЛАЧХ ЛФЧХ разомкнутой
САР. Была построена желаемая ЛАЧХ. При этом избыток фаз составлял [pic] и
[pic]. Было подобрано корректирующее устройство и рассчитаны все ее
параметры. Была построена переходная характеристика скорректированной САР
методом В.В. Солодовникова по ВЧХ САР. Определены перерегулирование и время
переходного процесса.
Автушко В.П.: Методические указания к выполнению курсовой работы по
курсу «Теория автоматического управления». Минск БНТУ 2006 52 стр.
«Линейные автоматические системы» И.М.Макаров Б.М.Менский учебное
пособие для вузов. М. «Машиностроение» 1977 464 стр.

7.2.1-ТАУ курсовой.doc

[pic] МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ
БЕЛОРУССКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра «Гидропневмоавтоматика и гидропневмопривод»
«Теория автоматического управления»
Описание устройства и работы автоматической системы
разработка ее функциональной схемы ..3
Разработка математической модели и структурной схемы
Оценка устойчивости замкнутой системы 8
Определение частотных характеристик системы .10
Построение желаемой ЛАЧХ системы и оценка качества САР .12
Коррекция САР и расчет параметров корректирующего
Расчет переходной характеристики скорректированной САР 18
Описание устройства и работы автоматической системы разработка ее
функциональной схемы
В данной курсовой работе рассматривается электрогидравлический
следящий привод с объемным регулированием (рис. 1). Он имеет силовую часть
состоящую из насоса 11 и гидродвигателя 12 и управляющую часть. Последняя
является электрогидравлическим следящим приводом с дроссельным
регулированием и состоит из гидрораспределителя сопло-заслонка
выключающего заслонку 4 сопла 5 постоянные дроссели 6 золотникового
гидрораспределителя 7 силового цилиндра 9 шток 8 которого связан рычажной
передачей с регулирующим органом насоса 11. Вал гидромотора 12 через
редуктор 13 соединен с регулируемым объектом 14. С валом гидромотора
соединен датчик 16 обратной связи напряжение [pic] на выходе которого
изменяется пропорционально углу поворота вала гидромотора [pic].
В систему также может подключаться с помощью выключателя 17 датчик
угловой скорости 15 вала гидромотора.
Сигнал от датчика обратной связи [pic] поступает на усилитель-
сумматор который определяет ошибку регулирования [pic] (где [pic] -
управляющее напряжение) и усиливает сигнал ошибки.
Таким образом в зависимости от ошибки регулирования изменяется подача
насоса частота вращения выходного вала гидромотора и объекта
Принципиальная схема электрогидравлического привода с объемным
Гидропередача Золотник-цилиндр [pic][pic][pic[pi
По частотным показателям По временным показателям
[pic] [pic] [pic] [pic] [pic] [pic] [pic] [pic]
- 10-3 10-4 10-6 с % 10-4 10-3
Гидропередача (силовая часть)
Кинематическая связь штока силового цилиндра с регулируемым
Усилитель постоянного тока
Датчик угла поворота
Сравнивающий элемент
Датчик угловой скорости (тахогенератор) [pic]
Постоянные времени и коэффициенты передач
Функциональная схема электрогидравлического привода подачи фрезерного
На основании имеющейся функциональной схемы электрогидравлического
привода подачи фрезерного станка составим структурную схему:
Запишем передаточные функции звеньев:
[pic] - последовательное соединение апериодическое 1-го порядка
[pic] - последовательное соединение апериодическое 1-го
порядка с интегрирующим
[pic] - безинерционное
[pic] -безинерционное
[pic] - дифференцирующее
Найдем передаточную функцию обратной связи [pic]:
Рассчитаем постоянные времени и коэффициенты передачи:
Оценка устойчивости замкнутой системы
Устойчивость замкнутой системы определим по критерию Гурвица. Для
получения характеристического уравнения найдем главную передаточную функцию
замкнутой САР [pic]. Для этого запишем следующую систему уравнений для всех
звеньев и узлов системы:
Т.к. [pic] то решаем систему относительно [pic]:
Подставим в полученные выражения передаточные функции получим
передаточную функцию разомкнутой системы и главную передаточную функцию:
Преобразуем знаменатель главной передаточной функции к виду:
Т.к. исследуемая САР 4-го порядка то запишем для нее
характеристическое уравнение в общем виде:
Будем иметь следующие коэффициенты:
Для устойчивости системы 4-го порядка по критерию Гурвица необходимо и
Условие не выполняется следовательно система неустойчива.
Ввиду того что неустойчивость параметрическая изменим значение
коэффициента [pic] и проверим систему на устойчивость:
Условие выполняется – система устойчива.
Определение частотных характеристик системы
Построение АЧХ и АФЧХ замкнутой САР:
Запишем выражение для главной передаточной функции подставив в него
постоянные все коэффициенты:
Подставим [pic] и перепишем предыдущее выражение в виде:
Расчет сведем в таблицу:
[pic] [pic] [pic] [pic]
Определяем составляющие переходной характеристики. По табл. [pic]-ф-ий
для каждой i-ой трапеции находим столбец соответствующий значению к-та
[pic]. Из этого столбца для ряда значений табличного время [pic] выписываем
значение [pic]. Затем для каждой выбранной точки табличного времени [pic]
определяем действительное время [pic] а по значению [pic] определяем
ординаты составляющей переходной характеристики которая соответствует i-ой
Расчет проведем в таблицах:
[pi[pic] [pic] [pic] [pi[pic] [pic] [pic]
По данным таблицы строим график составляющих [pic] переходной
характеристики (Рис. 8). Затем суммируем ординаты всех составляющих в
выбранные моменты времени и определяем ординаты [pic] переходной
Определим показатели качества САР:
Перерегулирование: [pic]
Время переходного процесса: [pic]
В ходе выполнения данной курсовой работы были разработаны
функциональная схема автоматической системы математическая модель и
структурная схема. Было установлено что система является астатической 2-го
порядка. Были построены АЧХ АФЧХ замкнутой САР и ЛАЧХ ЛФЧХ разомкнутой
САР. Была построена желаемая ЛАЧХ. При этом избыток фаз составлял [pic] и
[pic]. Были подобраны корректирующие устройства и рассчитаны все их
параметры. Была построена переходная характеристика скорректированной САР
методом В.В. Солодовникова по ВЧХ САР. Определены перерегулирование и время
переходного процесса.
Автушко В.П. Артемьев П.П. Капустин В.В. Методические указания к
выполнению курсовой работы по курсу «Теория систем автоматического
управления». – Минск 1989. – 38с.
Топчеев Ю.И. Атлас для проектирования систем автоматического
регулирования. – Москва:Машиностроение 1989. – 752с.

ЛАЧХ5.1.1.dwg