Синтез и исследование свойств линейной системы автоматического управления - Курсовая работа

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ по дисциплине Теория автоматического управления на тему: Синтез и исследование свойств линейной системы автоматического управленияДля заданного объекта путем имитационного моделирования проанализировать возможности ручного управления и обосновать необходимость автоматического регулирования. Обосновать выбор структурной схемы автоматического регулирования. По заданной ошибке по скорости рассчитать требуемый коэффициент передачи регулятора . Обосновать необходимость динамического синтеза регулятора. Обосновать выбор метода синтеза регулятора для заданного объекта.Была задана операторная передаточная функция объекта управления и ее параметры: Были определены корни знаменателя: Таким образом, ОПФ объекта имеет только отрицательные корни, что говорит об устойчивости системы при ручном управлении.Путем имитационного моделирования были построены переходные характеристики объекта управления - графики изменения выходного сигнала системы при изменении входного сигнала от нуля до единицы за достаточно короткий промежуток времени (рис. На рисунке представлены два графика: при ручном и автоматическом регулировании. По рисунку можно определить показатели качества переходных процессов: регулятор выходной сигнал автоматический Основываясь на полученных переходных характеристиках и полученных по ним показателях качества, можно сделать следующий вывод: автоматическое регулирование более предпочтительно изза меньшего времени регулирования, чем у ручного. Также автоматическое управление позволит в дальнейших вычислениях снизить уровень перерегулирования и достичь достаточно высокой скорости регулирования процесса.Для качественного управления объектом необходимо ввести отрицательную обратную связь. Это позволит системе отслеживать и нивелировать различие между величиной входного и выходного сигналов. Также необходимо ввести регулятор для обеспечения устойчивости полученной системы автоматического регулирования и повышения качества регулирования. Поэтому структурная схема автоматического регулирования будет иметь следующий вид: Здесь f - возмущение, действующее на объект.Необходимо рассчитать коэффициент передачи регулятора, обеспечивающий заданную ошибку по скорости 0,01.Коэффициент можно определить следующим образом: Для того, чтобы не превышала 0,01 для единичного воздействия, Краз должно быть не меньше 100.Построим ЛАЧХ и ЛФЧХ исходной разомкнутой САУ с учетом результатов синтеза по точности из предыдущего пункта: поставим корректирующее звено с К = Кр = 100 в числителе и р в знаменателе ОПФ.Полученная система является неустойчивой, запас устойчивости по фазе ? =-760, т.е. система при этом находится далеко от границы устойчивости.Для этого проведем предварительные расчеты для полученной ОПФ разомкнутой САУ Для этого разложим знаменатель на множители: Или в упрощенном виде 3. высокочастотная часть ЛАЧХ слабо влияет на динамические характеристики системы, следовательно высокочастотные части желаемой и исходной характеристик должны совпадать; 4. среднечастотная часть определяет качество переходного процесса: если на частоте среза наклон ЛАЧХ составляет , то это обеспечивает допустимую колебательность и перерегулирование, необходимый запас по фазе. Частота ?c1 была найдена как частота, на которой пересекается исходная ЛАЧХ и прямая с наклоном-20ДБ/дек, проходящая через частоту среза: ?c1 = 1, Т1=1; lg ?c1 = 0.Полученный регулятор можно реализовать тремя последовательно включенными корректирующими звеньями: Рисунок 6.Построим переходную характеристику, ЛАЧХ и ЛФЧХ полученной САУ. Переходная характеристика полученной САУ По данной характеристике можно определить следующие показатели качества: Время регулирования туст = 0,7 с; Также определим ошибки по положению, скорости и ускорению по каналам задания и возмущения. Ошибку по положению можно найти из переходной характеристики, она равна 0, так как график переходного процесса устанавливается к значению 1, равному величине входного воздействия.В ходе работы было проведено исследование ручного управления объектом и сравнение его с автоматическим управлением , по результатам было выбрано автоматическое управление и выполнен его синтез методом ЛАЧХ. В ходе синтеза выяснилось , что синтеза по ошибкам недостаточно и необходим динамический синтез. Разработанная система автоматического регулирования с регулятором, составленным из типовых RC-цепочек, дает удовлетворительное перерегулирование (10%) и малую колебательность (К=0,5), при малом, по сравнению с ручным регулированием, время регулирования (0,7 с).

ОГЛАВЛЕНИЕ

Задание на курсовую работу

Введение

Часть 1. Анализ возможностей ручного регулирования

1.1 Передаточная функция объекта управления

1.2 Переходная характеристика объекта управления

1.3 Анализ ручного управления объектом

Часть 2. Выбор структурной схемы автоматического регулирования и метода синтеза регулятора

2.1 Выбор структурной схемы автоматического регулирования

2.2 Выбор метода синтеза регулятора для заданного объекта

Часть 3. Синтез регулятора

3.1 Определение коэффициента передачи регулятора, обеспечивающего заданную ошибку

3.2 ЛАЧХ и ЛФЧХ исходной разомкнутой САУ

3.3 Устойчивость и прямые показатели качества САУ

3.4 Построение асимптотических ЛАЧХ и ЛФЧХ и желаемой ЛАЧХ разомкнутой САУ

3.5 Расчет параметров корректирующего звена

3.6 Анализ общесистемных показателей качества полученной САУ

Заключение

Список использованых источников и литературы