САУ (Система автоматического управления) ультразвуковым измерителем вязкости жидкости - Курсовая работа

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное агентство по образованию Курский Государственный Технический Университет На тему: «САУ ультразвуковым измерителем вязкости жидкости»Цель работы: · синтез оптимальной системы автоматического управления температурой исследуемой жидкости, · построить структурную схему, · выбрать корректирующие устройства, построить частотные характеристики. Задачи курсового проекта: · создание системы с высокой точностью, то есть сделать систему автоматического управления более устойчивой, · добиться оптимального быстродействия, · проанализировать поведение системы в различных условиях. Устройство состоит из блока питания, генератора ультразвуковых колебаний, излучателя ультразвуковых колебаний, приемника излучения, предусилителя, детектора и систему обработки информации. Блок питания непрерывно подает электрический ток на генератор ультразвуковых колебаний, который формирует электрический сигнал высокой частоты и подает его на источник излучения, преобразующий электрический сигнал в ультразвуковые колебания.Разработать САУ температурой исследуемой жидкости.Общая функциональная схема системы автоматического управления выглядит следующим образом: У-усилитель; Структурная схема линейной САУ выглядит следующим образом: x (t) - задающее воздействие;Усилитель мощности является безынерционным звеном, следовательно его передаточная функция - коэффициент усиления, которая записывается в следующем виде: 2. Будем считать, что скорость изменения температуры пропорциональна скорости изменения силы тока, которая, в свою очередь изменяется с изменением сопротивления терморегулятора. Передаточная функция терморегулирующего устройства запишется в виде: 3. Увеличение сопротивления задающей ветки моста будет увеличивать температуру, которую мы в конечном итоге хотим получить.Передаточная функция разомкнутой системы есть произведение передаточных функций усилителя мощности нагревателя жидкости: .Переходная функция исследуемой САУ. Из графика видно, что переходная функция не удовлетворяет техническому заданию: · график не выходит на единичное воздействие, ошибка стремится к бесконечности; Для того, чтобы переходная функция соответствовала заданной, поставим в схему ПИД-регулятор и подберем для него коэффициенты. Для нахождения оптимальных коэффициентов воспользуемся NCD блоком. Как видно переходная функция удовлетворяет всем заданным параметрам: · Коэффициент перерегулирования =0%.Для определения устойчивости методом Гурвица в общем виде необходимо для характеристического уравнения замкнутой системы составить квадратную матрицу коэффициентов, содержащую n строк и n столбцов.Критерий устойчивости Найквиста: если разомкнутая система устойчива, то для устойчивости замкнутой системы необходимо и достаточно, чтобы АФЧХ разомкнутой системы не охватывала точку с координатами (-1; j0).Для устойчивости линейной системы, необходимо и достаточно, чтобы годограф Михайлова начинался на положительной части вещественной оси, при изменении от 0 до , последовательно проходил n квадрантов, где n - порядок передаточной функции.Запас устойчивости по фазе и по усилению определяется по диаграммам Боде. Причем система будет устойчива, если ее график ЛАЧХ пересекает ось частот быстрее нежели график ЛФЧХ пересечет линию . В программе Matlab есть специальный оператор, который строит диаграммы Боде и показывает запас устойчивости по фазе и по усилению: , где - передаточная функция разомкнутой системы.Нелинейной системой автоматического управления называется такая система, которая содержит хотя бы одно звено, описываемое нелинейным уравнением. В системе учтем нелинейность типа реле. Вид этой нелинейности представлен ниже Рис.11. Структурная схема исследуемой передаточной функции с учетом нелинейности приведена на рис.12. Структурная схема исследуемой САУ с учетом нелинейности.В курсовой работе исследовали САУ температурой исследуемой жидкости, определили ее устойчивость и быстродействие по переходному процессу.

Содержание

Введение

1. Техническое задание на выполнение курсового проекта по теории автоматического управления

2. Описание функциональной и структурной схем САУ

3. Составление передаточных функций отдельных звеньев

4. Составление передаточной функции системы

5. Исследование САУ в пакете Matlab

6. Исследование качественных показателей САУ

6.1 Определение устойчивости методом Гурвица

6.2 Определение устойчивости методом Найквиста

6.3 Исследование устойчивости по годографу Михайлова

6.4 Определение запаса устойчивости по фазе и по усилению

7. Учет нелинейности

Заключение

Список литературы