Проектирование систем автоматического регулирования на персональном компьютере - Курсовая работа

4.2 Кривая ошибкиОценка устойчивости системы по критерию Найквиста, определение запаса устойчивости по амплитуде и фазе 5.1 Оценка устойчивости системы по критерию Найквиста 5.2 Определение запаса устойчивости по амплитуде и фазеПроизвести анализ и исследование процессов во временной и частотных областях, оценить устойчивость и выбрать оптимальные параметры регулятора. Разработать принципиальные схемы устройства сравнения и регулятора. Структура разрабатываемой системы, построенной по замкнутому принципу, имеет следующий вид где R (p) - передаточная функция регулятора; В ходе выполнения курсового проекта, необходимо: · определить и построить временные характеристики объекта управления, амплитудную и фазовую частотные характеристики и определить особые точки (нули и полюса передаточной функции); · основываясь на динамических свойствах объекта управления, выбрать закон регулирования, определить передаточные функции системы по каналу управления, по каналу возмущения, по ошибке и разомкнутой системы;Целенаправленные процессы, выполняемые человеком, для удовлетворения различных потребностей, представляют собой организационную совокупность действий - операций, которые делят на два класса: рабочие операции и операции управления. Замену труда человека в рабочих операциях называют механизацией, цель которой - освобождение человека от тяжелых операций, требующих больших затрат физической энергии, вредных, однообразных, утомительных для нервной систему операций. Для правильного и высококачественного выполнения рабочих операций их необходимо направлять действиями другого рода - операциями управления, которые обеспечивают в нужные моменты времени начало, порядок следования и прекращения отдельных операций, обеспечивают выделение необходимых для их выполнения ресурсов, задают нужные параметры самому процессу. Замену труда человека в операциях управления называют автоматизацией, а технические устройства, выполняющие операции управления, - автоматическими устройствами.Переходная функция, или переходная характеристика, h (t) описывает переходный процесс на выходе звена, возникающий при подаче на его вход скачкообразного воздействия при величине скачка, равной единице. Переходная функция объекта управления связана с его передаточной функцией преобразованием Лапласа таким образом: . Осуществив обратное преобразование Лапласа с помощью программы ТАУ 2.0, для заданной функции получим аналитическое выражение переходной функции: Рис.1.Частотные характеристики - формулы и графики, характеризующие реакцию звена на синусоидальное входное воздействие в установившемся режиме. Частотная передаточная функция в общем виде представляет собой комплексное выражение от действительной переменной ?: где - вещественная составляющая Амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) - зависимость модуля M (?) от частоты, а фазовая частотная характеристика - зависимость аргумента ? от частоты. На комплексной плоскости частотная передаточная функция при фиксированной частоте представляет собой вектор, длина которого равна М , а аргумент (угол, образованный этим вектором с действительной положительной полуосью) оценивается величиной ? Кривую, которую описывает конец вектора при изменении частоты от 0 до , называют амплитудно-фазовой частотной характеристикой (АФЧХ). Зависимость аргумента от частоты ? (?) = f (?) называют фазовой частотной функцией, а ее график - является фазовой частотной характеристикой (ФЧХ).Для определения полюсов передаточной функции, приравняем к нулю ее знаменатель: Числитель никогда не равен нулю, поэтому нулей у передаточной функции нет.W (p) - передаточная функция объекта управления g (t) - возмущающее воздействие x (t) - задающее воздействие В разрабатываемой системе реализован принцип замкнутого управления (управления по ошибке или отклонению).Для выбора наилучшего закона регулирования необходимо исследовать работу системы при различных регуляторах.Преимущества П-регулятора - простота и быстродействие, недостатки - ограниченная точность (особенно при управлении объектами с большой инерционностью и запаздыванием). Пропорциональный закон регулирования при кп=0,1.Поэтому И - регулятор реагирует главным образом на длительные отклонения управляемой величины от заданного значения. Преимущества интегрального закона - лучшая точность в установившихся режимах, недостатки - худшие свойства в переходных режимах (меньшее быстродействие и большая колебательность).Дифференциальный закон регулирования при кд=0.1.ПД - регулятор реагирует не только на величину сигнала ошибки, но и на скорость его изменения.Благодаря наличию интегральной составляющей ПИ-закон регулирования обеспечивает высокую точность в установившихся режимах, а при определенном соотношении коэффициентов кп и ки обеспечивает хорошие показатели и в переходных режимах.Рис.17.Основываясь на полученных графиках, выберем ПИ закон интегрирования, т.к. он сочетает в себе преимущества высокой точности в установившемся режиме интегрального и хороших характеристик переходного процесса дифф

Оглавление

Задание на курсовой проект

Введение

1. Определение и построение временных характеристик объекта управления, амплитудной и фазовой частотных характеристик, определение особых точек (нулей и полюсов передаточной функции)

1.1 Определение и построение временных характеристик

1.2 Амплитудная и фазовая частотные характеристики

1.3 Определение особых точек

2. Выбор закона регулирования

2.1 Выбор закона регулирования

2.1.1 Пропорциональный закон

2.1.2 Интегральный закон

2.1.3 Дифференциальный закон

2.1.4 Пропорционально-дифференциальный закон

2.1.5 Пропорционально-интегральный закон

2.1.6 Дифференциально-интегральный закон

2.1.7 ПИД-регулятор

2.2 Определение передаточных функций системы

3. Выбор оптимальных параметров регулятора\

3.1 Выбор оптимальных параметров регулятора по минимуму линейной и квадратической интегральной оценке ошибки

4. Определение временных характеристик системы по каналу управления с выбранными параметрами закона регулирования. Построение кривой ошибки, построение амплитудной и фазовой частотных характеристик

Целенаправленные процессы, выполняемые человеком, для удовлетворения различных потребностей, представляют собой организационную совокупность действий - операций, которые делят на два класса: рабочие операции и операции управления. К рабочим операциям относят действия, непосредственно необходимые для выполнения процесса в соответствии с теми природными законами, которыми определяется ход процесса. Замену труда человека в рабочих операциях называют механизацией, цель которой - освобождение человека от тяжелых операций, требующих больших затрат физической энергии, вредных, однообразных, утомительных для нервной систему операций.

Для правильного и высококачественного выполнения рабочих операций их необходимо направлять действиями другого рода - операциями управления, которые обеспечивают в нужные моменты времени начало, порядок следования и прекращения отдельных операций, обеспечивают выделение необходимых для их выполнения ресурсов, задают нужные параметры самому процессу. Совокупность управляющих операций образует процесс управления.

Операции управления также частично или полностью могут выполнять технические устройства. Замену труда человека в операциях управления называют автоматизацией, а технические устройства, выполняющие операции управления, - автоматическими устройствами. Совокупность технических средств - машин, орудий труда, средств механизации, выполняющих данный процесс, - с точки зрения управления, являются объектом управления. Совокупность средств управления и объекта образуют систему управления. Систему, в которой все рабочие и управляющие операции выполняют автоматические устройства, называют автоматической системой. Систему, в которой автоматизировано только часть операций, другая же их часть сохраняется за людьми, называют автоматизированной системой.

1. Определение и построение временных характеристик объекта управления, амплитудной и фазовой частотных характеристик, определение особых точек (нулей и полюсов передаточной функции)

Передаточная функция объекта управления:

То есть:

Рассмотрим разомкнутую систему:

W (p) - передаточная функция объекта управления x (t) - задающее воздействие y (t) - выходная величина

Задание на курсовой проект

Разработать систему автоматического регулирования (САР) для заданного объекта управления.

Произвести анализ и исследование процессов во временной и частотных областях, оценить устойчивость и выбрать оптимальные параметры регулятора. Разработать принципиальные схемы устройства сравнения и регулятора.

Структура разрабатываемой системы, построенной по замкнутому принципу, имеет следующий вид где R (p) - передаточная функция регулятора;

W (p) - передаточная функция объекта управления;

g (t) - возмущающее воздействие;

x (t) - задающее воздействие;

D (t) - ошибка (отклонение).

В ходе выполнения курсового проекта, необходимо: · определить и построить временные характеристики объекта управления, амплитудную и фазовую частотные характеристики и определить особые точки (нули и полюса передаточной функции);

· основываясь на динамических свойствах объекта управления, выбрать закон регулирования, определить передаточные функции системы по каналу управления, по каналу возмущения, по ошибке и разомкнутой системы;

автоматическое регулирование параметр регулирование

· произвести выбор оптимальных параметров регулятора по минимуму линейной и квадратической интегральной оценке ошибки;

· определить и построить временные характеристики системы по каналу управления с выбранными параметрами закона регулирования. Построить кривую ошибки, определить и построить амплитудную и фазовую частотные характеристики;

· оценить устойчивость системы по критерию Найквиста, определить запас устойчивости по амплитуде и фазе;

· найти оценки качества САР;

· разработать принципиальную схему устройства сравнения и регулятора.