Laboratorium automatyki i napędu elektrycznego

Wykonali:

Armata Wojciech

Domagała Sebastian

Jaros Mateusz

gr 302A

Temat projektu    :       Budowa pojazdu silnikowego z pełnym układem regulacji

Cel projektu  :  Celem projektu jest wyznaczenie sposobu sterowania silnika obcowzbudnego prądu stałego, napędzającego pojazd o parametrach :

m = 600kg (masa)

R = 0.25m (promień koła)

Fobc = 200N (najmniejsza siła potrzebna do wprawienia w ruch)

U = 360V (bateria akumulatorów)

1)     Dobór silnika, przekładni, rozpędzanie pojazdu

a)            dobór wartości mocy silnika oraz prędkości znamionowej silnika pradu stałego jeśli  wiadomo, że żądane przyspieszenie od 0 - 100km/h ma odbywać się w czasie
t = 10s. Wyznaczyć wartość przekładni silnik/koła zapewniającej optymalne warunki rozruchu.

b)            wyznaczenie parametrów elektrycznych oraz mechanicznych pojazdu

c)            budowa układu symulacyjnego silnika obcowzbudnego (w postaci nieskupionej)
w pakiecie MATLAB-SIMULINK.

d)            wyznaczyć stromość/wartość napięcia zasilającego zapewniającego przyspieszenie pojazdu 0 - 100km/h w czasie t = 10s. Uwaga: w obliczeniach uwzględniamy parametry pojazdu sprowadzone do wału silnika dla przekładni Z1 - J, Mst

e)            przebiegi czasowe prądu i prędkości podczas rozruchu  pojazdu.

2)     Jazda w górę/w dół : dobór regulatora prądu i prędkości

Po dokonanym rozruchu następuje jazd w górę/dół.

a)            dobór przekładni jeśli wiadomo, że wzniesienie nachylone jest pod kątem

b)            budowa schematu blokowego silnika prądu stałego z podziałem na część elektryczną/mechaniczną w pakiecie MATLAB-SIMULINK

c)            dobór regulatora prądu (kryt. Modułu I) oraz regulatora prędkości (kryt. Symetrii II), zapewniający samoistną stabilizację prędkości pojazdu (tempomat).

d)            symulacja pełnego układu regulacji dla różnych przypadków obciążenia : przebiegi prądu i prędkości

Uwaga : Pokonywanie wzniesienia wymaga dobrania nowej przekładni Z2 zapewniającej optymalne warunki pracy silnika (moment obciążenia widziany od strony wału nie może przekraczać momentu znamionowego Mn), a tym samym ponownego sprowadzenia parametrów pojazdu J, Mst  do wału silnika.

3)     Wnioski końcowe/bierzące

-                zestawienie różnych sytuacji obciążenia : momenty bierny, czynny, skokowa zmiana obciążenia dla przypadku gdy i

-                analiza transmitancji silnika pod kątem odpowiedzi skokowej : człon oscylacyjny, aperiodyczny

-                porównanie dwóch sposobów rozruchu : skokowe napięcie zasilające, liniowo narastające napięcie – zalety/wady

-                analiza zastosowana podczas doboru regulatorów : wykresy Bodego
(regul. Prędkości), Nyquista (regul. prądu)

4)     Uproszczenia

a)            w przypadku wyznaczania  przebiegu prędkości pomijamy wpływ indukcyjności

b)            zakładamy brak oporu powietrza oraz puntkowe skupienie masy pojazdu

c)            uproszczenia zastosowane podczas doboru regulatorów : prędkości i prądu

d)            wyniku obliczeń do 2-go miejsca. po przecinku

Ad. 1) a)

Przyjmujemy parametry silnika które będą potrzebne do dalszych obliczeń.

Prędkość znamionowa silnika

Indukcyjność

Sprawność znamionowa

Współczynnik

Przekładnie wózka dobieramy tak aby przy prędkości znamionowej silnika została osiągnięta prędkość wózka.

Prędkość wózka

Obwód koła

Prędkość kątowa silnika

Prędkość kątowa kola

Przekładnia

Silnik powinien być mocy

Przyjmujemy silnik o mocy znamionowej 40kW gdyż silnik możemy chwilowo przeciążyć

Ad. 1) b)

Moc strat

Moment silnika

Moment strat lub

Wyprowadzenie wzoru na bezwładność

Parametry silnika

Wartości sprowadzone na wał

Ad. 1) c)

              Postać silnika w MATLAB-SIMULINK

Wykres napięcia, prądu i prędkości

Ad. 1) d)

Start wózka ma się odbywać poprzez skok jednostkowy napięcia lub poprzez narastanie.

Wyprowadzenie wzoru dla skoku napięcia (od 0 do określonej wartości Uz)

Dla t = 0s

Podstawiając C1 do wcześniejszego wzoru otrzymujemy

Po czasie t = 10s

Skokowa wartość napięcia ma wynosić 334,13V

Wyprowadzenie wzoru dla narastającego napięcia (od 0 do określonej wartości U = βt gdzie β jest współczynnikiem narastania funkcji napięcia w czasie)

...