Расчет линейной непрерывной двухконтурной системы автоматического управления по заданным требованиям к качеству ее работы - Курсовая работа

В САУ, состоящих только из функционально-необходимых элементов, хотя и уменьшаются ошибки по сравнению с системами, в которых отсутствуют автоматические управляющие устройства (регуляторы), обычно не удается получить требуемых показателей качества. Действительно для уменьшения ошибки в установившемся режиме необходимо повышать коэффициент усиления системы в разомкнутом состоянии . С увеличением уменьшается запас устойчивости системы и, следовательно, ухудшается переходной процесс. Для того чтобы при увеличении сохранить устойчивость и улучшить показатели качества переходного процесса, необходимо соответствующим образом изменить частотные характеристики системы - осуществить коррекцию системы. Под коррекцией САУ понимается изменение их динамических свойств с целью обеспечения требуемого запаса устойчивости, повышения динамической точности и показателей качества переходного процесса.Последовательность расположенных звеньев определяется принципом работы схемы и функциональным назначением устройства. Измерительное устройство предназначено для измерения (сравнения) входных сигналов и и выдачи сигнала рассогласования , обработанного соответствующим образом. Электромашинный усилитель регулирует напряжение питания двигателя и представляет собой генератор постоянного тока с несколькими обмотками возбуждения с фиксированной частотой вращения ротора от приводного двигателя. Для этого необходимо найти коэффициент усиления всей системы к. Коэффициент усиления системы определяется как где - коэффициент усиления САУ;Определяем желаемую передаточную функцию системы. Т.к. тип ЛАХ по условию 2/1, то передаточная функция имеет следующий вид: где - желаемая передаточная функция системы; Используя программу MATHLAB по желаемой передаточной функции замкнутой системы, строим переходный процесс, представленный на рисунке 2.2. Передаточная функция последовательного корректирующего устройства определяется по ЛАЧХ этого устройства. Передаточная функция разомкнутой системы, скорректированной последовательным корректирующим устройством, имеет следующий вид: Таким образом, передаточная функция разомкнутой системы, скорректированной последовательным корректирующим устройством, будет иметь следующий вид: Передаточная функция замкнутой системы, скорректированной последовательным корректирующим устройством, имеет следующий вид: Подставляя в вышеприведенное выражение численные значения передаточной функции разомкнутой скорректированной системы, получим, что: 2.2.2 Реализация последовательного корректирующего устройстваПриведем структурную схему фактической системы в пространстве состояний, используя такие элементы как интегратор, сумматор и усилитель. Тогда Структурная схема, реализующая эту операцию представлена на рисунке 13 На этом основании строим и преобразовываем структурную схему САУ в пространстве состояний, представленную на рисунке 3.2. На основании этих данных строим структурную схему САУ с коррекцией и обратными связями, которая представлена на рисунке 3.3. С помощью программы MATHLAB строим переходной процесс (рисунок 3.4), затем определяем время переходного процесса.В результате выполнения работы была рассчитана линейная непрерывная двухконтурная САУ - электропривод постоянного тока - по заданным требованиям к качеству ее работы. Для нее были выполнены последовательная и параллельная коррекция, а также коррекция обратными связями. При реализации этого вида коррекции были достигнуты следующие параметры точности: , Недостатки этого вида коррекции: в процессе эксплуатации при изменении параметров последовательных элементов системы, уменьшается эффект коррекции; Параллельные корректирующие устройства работают при меньшем уровне помех, чем последовательные, так как сигнал поступает на него, пройдя в начале через всю систему, являющуюся фильтром низких частот. Здесь были достигнуты следующие параметры точности: , Коррекция с помощью обратных связей обладает следующими достоинствами: нелинейные свойства элементов, охваченных обратной связью, линеаризуются, так как передаточные свойства охваченного участка определяются параметрами контура в цепи обратной связи.

Содержание расчетно-пояснительной записки

График выполнения

Разделы Срок выполнения

Анализ исходной САУ 30 апреля

Синтез САУ в частотной области 10 мая

Синтез САУ во временной области 20 мая

РЕФЕРАТ

В результате выполнения работы была рассчитана линейная непрерывная двухконтурная САУ - электропривод постоянного тока - по заданным требованиям к качеству ее работы. Для нее были выполнены последовательная и параллельная коррекция, а также коррекция обратными связями.

Последовательное корректирующее устройство вводит производную по рассогласованию, что увеличивает запас устойчивости системы и улучшает качество переходных процессов. При реализации этого вида коррекции были достигнуты следующие параметры точности: , Недостатки этого вида коррекции: в процессе эксплуатации при изменении параметров последовательных элементов системы, уменьшается эффект коррекции;

-контуры чувствительны к высокочастотным помехам.

Параллельные корректирующие устройства работают при меньшем уровне помех, чем последовательные, так как сигнал поступает на него, пройдя в начале через всю систему, являющуюся фильтром низких частот. Благодаря этому эффективность действия параллельного корректирующего устройства при наложении помех на сигнал ошибки снижается в меньшей мере, чем последовательного. Здесь были достигнуты следующие параметры точности: , Коррекция с помощью обратных связей обладает следующими достоинствами: нелинейные свойства элементов, охваченных обратной связью, линеаризуются, так как передаточные свойства охваченного участка определяются параметрами контура в цепи обратной связи.

Вместе с достоинствами есть и недостатки, такие как: сложность и большая стоимость их реализации;

трудности при суммировании сигнала обратной связи и сигнала обратной связи и сигнала ошибки;

контур обратной связи сам по себе может оказаться неустойчивым.

Последовательная коррекция применяется в маломощных системах, а коррекция с ОС в мощных системах.

Наблюдатель Люенбергера является наилучшим корректирующим устройством, которое приближает переходной процесс к желаемому, но его реализация сложна, так как необходимо выполнить еще одно интегрирующее устройство, а также устройство сложения и сравнения сигналов от различных интеграторов. Этот вид коррекции применяется в тех случаях, когда ОС нельзя поставить во все измеряемые точки.

Наблюдатель Люенбергера по нескольким измеряемым состояниям, после обработки и сравнения данных судит о протекающем технологическом процессе и выдает соответствующие сигналы на регулятор, который корректирует САУ.

Рассчитав П - регулятор, мы определили, что он не дает нам нужной точности, т.е можно сделать вывод что для данной САУ П-регулятор применять нецелесообразно. Рассчитав Пи-регулятор, мы определили, что он может обеспечить заданное время переходного процесса, а погрешность по времени переходного процесса говорит нам о возможности применения ПИ-регулятора в данной САУ.

ПЕРЕЧЕНЬ ССЫЛОК

Зайцев Г. Ф.- Теория автоматического управления и регулирования. - К.: Высшая школа, 1989, - 431с.

Юревич Е. И.- Теория автоматического управления. Учебник для студентов высших технических учебных заведений. Издание 2-и, переизданное и дополненное -Л.: Енергия, 1975.

Методические указания к курсовой работе по дисциплине „Теория автоматического управления” для студентов специальности 7.092501

4. Воронов А. В. Теория автоматического управления. - М.: Машиностроение, 1977.