Исследование автоматической системы регулирования температуры - Контрольная работа

Под теоретическим подходом подразумеваются классические методы исследования теории автоматического управления, а под экспериментальным - проведение каких-либо экспериментов с помощью макетов или моделей (прототипов) систем автоматического управления с целью исследования. Благодаря современному уровню развития компьютерных технологий, экспериментальные исследования стало возможным выполнять без применения натурных макетов. Существует ряд программных оболочек для проведения такого рода исследований, в данной курсовой работе предлагается использовать одну из самых востребованных на сегодняшний день программных систем - систему MATLAB. В самом общем виде порядок исследования САУ включает математическое описание системы, исследование ее установившихся режимов и исследование переходных режимов.В качестве исследуемой системы выбрана автоматическая система регулирования (САР) температуры, функциональная схема которой представлена на рисунке 2.1. На рисунке 2.1 введены следующие обозначения: ОР - объект регулирования; UИЗ - измеренное напряжение; Каждый блок САР описывается математическим уравнением: уравнение объекта регулирования Так как рассматриваемая система содержит обратную связь, то передаточная функция замкнутого контура WЗ(р) будет рассчитываться по формуле В данном случае в обратную связь включено одно звено (чувствительного элемента), следовательно, Wo.с.(р) = k5, передаточная функция прямой цепи определяется как функция цепочки последовательно соединенных звеньев (усилителя, двигателя, редуктора, регулирующего органа и объекта регулирования), то естьПереходной функцией системы (звена) называют функцию, описывающую изменение выходной величины системы (звена), когда на ее вход подается единичное ступенчатое воздействие при нулевых начальных условиях. Другими словами, переходная функция h(t) есть функция, описывающая реакцию системы (звена) на единичное ступенчатое воздействие при нулевых начальных условиях. Для построения переходной характеристики САУ необходимо получить переходную функцию.Импульсной или весовой, функцией системы (звена) w(t) называют функцию, описывающую реакцию системы (звена) на единичное импульсное воздействие при нулевых начальных условиях. Для построения импульсной характеристики САУ необходимо получить импульсную функцию. Весовая функция колебательного звена определяется выражениемЧастотные характеристики описывают установившиеся вынужденные колебания на выходе звена, вызванные гармоническим воздействием на входе. При гармоническом воздействии в устойчивых системах, после окончания переходного процесса, выходная величина также изменяется по гармоническому закону, но с другими амплитудой и фазой. И, следовательно, амплитудная частотная характеристика (АЧХ) показывает изменение отношения амплитуд, а фазовая частотная характеристика (ФЧХ) - сдвиг фазы выходной величины относительно входной в зависимости от частоты входного гармонического воздействия.Построение АЧХ выполняется в логарифмическом масштабе асимптотическим способом.Фазовая частотная характеристика (ФЧХ) колебательного звена изменяется монотонно от 0 до-? и выражается формулой Определим местоположение ФЧХ при различных значениях частоты (таблица 4.1).

Содержание

1 Введение

2 Определение передаточной функции замкнутой системы

3 Построение переходных характеристик

3.1 Построение переходной характеристики

3.2 Построение импульсной характеристики

4 Построение частотных характеристик

4.1 Построение логарифмической амплитудной частотной характеристики

4.2 Построение логарифмической фазовой частотной характеристики

5 Экспериментальная часть

Заключение

Список литературы

замкнутый автоматический частотный амплитудный

При исследовании различных свойств автоматических систем (САУ) возможно использование двух подходов: теоретического и экспериментального. Под теоретическим подходом подразумеваются классические методы исследования теории автоматического управления, а под экспериментальным - проведение каких-либо экспериментов с помощью макетов или моделей (прототипов) систем автоматического управления с целью исследования.

Благодаря современному уровню развития компьютерных технологий, экспериментальные исследования стало возможным выполнять без применения натурных макетов. Виртуальные модели могут служить удобным «прототипом» исследуемой САУ. Существует ряд программных оболочек для проведения такого рода исследований, в данной курсовой работе предлагается использовать одну из самых востребованных на сегодняшний день программных систем - систему MATLAB.

В самом общем виде порядок исследования САУ включает математическое описание системы, исследование ее установившихся режимов и исследование переходных режимов.

Математическое описание системы, т.е. получение ее математической модели, начинается с разбиения ее на звенья и описания этих звеньев. Последнее может осуществляться либо аналитически в виде уравнений, связывающих входные и выходные величины звена, либо графически в виде характеристик, описывающих ту же связь. По уравнениям или характеристикам отдельных звеньев составляются уравнения или характеристики системы в целом, на основании которых и исследуется система.

Целью курсовой работы является исследование системы автоматического регулирования температуры.

При выполнении работы студент знакомится с основными этапами исследования систем автоматического управления, учится составлять математическое описание системы, проводить исследование переходных режимов, выполнять построение частотных характеристик. Кроме того, приобретает навыки виртуального исследования, при выполнении экспериментальной части работы.