Проектирование элементарных вычислительных систем - Курсовая работа

Под управлением понимается такое воздействие на процесс, при котором обеспечивается достижение поставленной цели. Эти моменты присущи любому процессу управления, если из перечисленного исключить хотя бы один элемент, то управление в прицепи невозможно. Управление, при котором используется информация о результате управления, называется управление с обратной связью или по замкнутому циклу. В то же время для ряда объектов можно заранее рассчитать закон управления, в соответствии с которым подавать управление, воздействуя на объект, не используя информацию по результатам управления.Для системы управления двигателем постоянного тока получить: 1. Математическую модель, описывающую все процессы, происходящие в данной системе управления.Электродвигатель постоянного тока - электрическая машина, предназначенная для преобразования электрической энергии постоянного тока в механическую. Предположим, что двигатель управляет изменением напряжения питания u(t) якорной цепи. На диаграмме приняты обозначения: - ток обмотки возбуждения, который создает намагничивающую силу - данной обмотки и далее магнитную индукцию В и магнитный поток Ф машины (предполагается, что реакция якоря скомпенсирована дополнительными полюсами или катушками магнитной системы двигателя); - ток обмотки якоря, который при взаимодействии с магнитным полем машины в соответствии с законом Ампера создает силу Ампера , действующую на проводник длинной с током с индукцией так называемая ПРОТИВОЭДС двигателя, которая возникает во вращающейся якорной обмотке в магнитном поле статора в соответствии с законом электромагнитной индукции (законом Фарадея): , где - электрическая постоянная машины. В соответствии с диаграммой причинно-следственных связей для цепи возбуждения можно составить следующие уравнения: На основе уравнения второго закона Кирхгофа для электрической якорной цепи двигателя можно составить следующее дифференциальное уравнениеМодель двигателя с последовательным возбуждением имеет вид: Сделав преобразование Лапласа, получаем: Допустим, что возмущающее воздействие равно нулю m(p)=0: Получаем, что Подставляем значения коэффициентов и получаемПередаточная функция колебательного звена имеет вид: Колебательное звено имеет второй порядок. В операторной форме дифференциальное уравнение такого звена можно представить следующим образом: где - угловая частота собственных колебаний; Корни характеристического уравнения колебательного звена определяются: Переходная характеристика этого звена выражаются формулой временный частотный передаточный устойчивость Получили, что переходная характеристика колебательного звена имеет вид. Построим переходную характеристику данного звена c помощью пакета MATLAB: t= 0:0.01:100;Структурная схема исследуемой системы имеет вид Разбиваем по минорам и проверяем знак: чтобы система была устойчивой, все три минора должны быть больше нуля, если какой-нибудь равен 0, то система имеет неопределенный характер, если какой-либо из них меньше нуля, то можно сделать вывод, что система неустойчива. Получили, что система по критерию Гурвица устойчива. В критерии Найквиста для устойчивой системы в диапазоне частот годограф не будет охватывать точку (0; j0).Определим передаточную функцию, связывающую в замкнутой системе ошибку с управляющим воздействием: Изображение ошибки: Определим статическую ошибку Тогда Определим статическую ошибку в системе при отработке постоянного управляющего воздействия ?вх=g0=6. Определим статическую ошибку в системе при отработке управляющего воздействия, изменяющегося с постоянной скоростьюВвести в систему управления корректирующее звено так, чтобы система стала устойчивой, и выполнялось следующее условие: трег ? 0.18. Построим осциллограмму переходного процесса до коррекции Графики ЛАФЧХ корректирующего устройства, нескорректированной и скорректированной систем приведены в приложении 3.В данной курсовой работе сформулирована математическая модель объекта управления в виде дифференциальных уравнений, составлена передаточная функция управляемого объекта, произведен анализ устойчивости, а также синтез корректирующего устройства для обеспечения запасов устойчивости.

Содержание

Ведение

1. Анализ задания

2. Математическая модель

3. Получение передаточной функции регулируемого объекта

4. Построение временных и частотных характеристик

5. Анализ устойчивости

6. Определение точности

7. Коррекция системы

Заключение

Список литературы

Приложение

Под управлением понимается такое воздействие на процесс, при котором обеспечивается достижение поставленной цели. Основные моменты процесса: · получение информации о задачах управления;

· получение информации о результатах управления;

· обработка информации и выработка об изменении управления;

· реализация полученного решения.

Эти моменты присущи любому процессу управления, если из перечисленного исключить хотя бы один элемент, то управление в прицепи невозможно. Из перечисленного наиболее важным параметром является получение информации о результатах управления.

Управление, при котором используется информация о результате управления, называется управление с обратной связью или по замкнутому циклу. Однако в ряде практических циклов реализовать такое управление очень сложно. В то же время для ряда объектов можно заранее рассчитать закон управления, в соответствии с которым подавать управление, воздействуя на объект, не используя информацию по результатам управления. Такое управление называется программным или управление по разомкнутому циклу.

Курсовая работа выполняется с целью закрепления знаний по курсу «Основы теории управления» и получения практических навыков самостоятельного проектирования элементарных вычислительных систем.

В данной курсовой работе сформулирована математическая модель объекта управления в виде дифференциальных уравнений, составлена передаточная функция управляемого объекта, произведен анализ устойчивости, а также синтез корректирующего устройства для обеспечения запасов устойчивости.

1. Б.В. Сухинин. Оптимальное управление электротехническими объектами. Учебное пособие. ТУЛГУ.2001;

2. А.А. Воронов. Теория автоматического управления. В двух частях. Москва. Высшая школа.