Проектирование корректирующего устройства с помощью микропроцессорных средств управления. Расчет амплитуды входного сигнала для работы усилителя в линейном режиме. Анализ динамических свойств и возможности автоколебаний. Преобразование САР в дискретную.
Аннотация к работе
Под синтезом систем автоматического управления понимается направленный расчет, имеющий конечной целью отыскание рациональной структуры системы и установление оптимальных величин параметров ее отдельных звеньев.КБ - корректирующий блок; УМ - усилитель мощности; Д - электрический двигатель постоянного тока; ОУ - объект управления; ДОС - датчик обратной связи; у1*(t) - задающее воздействие (напряжение); у(t) - управляемая переменная; E(t) - рассогласование; uk(t) - выход корректирующего блока; uym(t) - выход усилителя мощности; ??(t) - выход исполнительного электродвигателя; ??1(t) - угол поворота выходного вала редуктора и регулирующего органа в составе ОУ; у1(t) - выход ДОС. Исходная система автоматического регулирования имеет ряд нелинейностей: зазор (люфт) в редукторе и ограничение выхода усилителя мощности на уровне ±110 В. Исследуем на устойчивость систему с пропорциональным регулятором численно равным . Из коэффициентов характеристического полинома запишем матрицу Гурвица, которая составляется по следующему правилу: на главной диагонали расположены элементы , при движении от этих коэффициентов вверх размещаются коэффициенты в порядке убывания, при движении вниз - в порядке возрастания. Для оценки устойчивости системы в частотной области воспользуемся графоаналитическим критерием Найквиста, который позволяет судить об устойчивости или неустойчивости замкнутой системы в зависимости от вида амплитудно-фазовой или логарифмических частотных характеристиках разомкнутой системы.В предыдущем пункте было показано, что с пропорциональным законом регулирования, система не только не удовлетворяет требуемым показателям качества переходного процесса, но и является неустойчивой, что говорит о необходимости поиска такого корректирующего устройства, с которым система будет удовлетворять заданным требованиям. Существует множество вариантов синтеза системы автоматического регулирования: корневой метод, метод корневых годографов, метод стандартных переходных характеристик и т. д. При синтезе САР методом построения желаемой ЛАХ (под желаемой ЛАХ понимается асимптотическая ЛАХ разомкнутой системы, которая обеспечивает выполнение всех требований технического задания по качеству переходного процесса и установившегося режима) неизменяемая часть САР задана. Метод включает следующие основные операции: 1.Выбор коэффициента передачи разомкнутого контура по требованию точности Низкочастотный диапазон определяет точность работы системы в установившемся режиме, среднечастотный диапазон определяет качество переходных процессов, высокочастотный диапазон влияет на помехоустойчивость системы.В предыдущем пункте с помощью метода желаемой ЛАХ получили передаточную функцию скорректированной системы Проведем анализ данной системы на основе различных показателей качества. Прямыми показателями качества называются показатели, которые непосредственно получаются по переходной характеристике. Из прямых показателей качества наиболее часто используют время регулирования и величину перерегулирования. Временем регулирования называется минимальное время, по истечении которого отклонения выходной величины от установившегося значения переходной функции не превышают некоторой заданной величины ??.Определим запасы устойчивости по фазе и коэффициенту усиления , прямые, частотные, корневые и интегральные показатели качества переходного процесса. По рисунку 2.1 видно, что , а ЛАХ на этой частоте имеет значение-8 ДБ, соответственно ДБ. Определим граничное значение коэффициента усиления, при котором система будет находиться на границе устойчивости. Перерегулирование скорректированной улучшенной системы имеет несколько большее значение, так как мы увеличили коэффициент колебательности системы за счет увеличения выбранной малой постоянной времени. Это связано с тем, что быстрота затухания переходного процесса в значительной мере определяется вещественной частью корня, наиболее близко расположенного к мнимой оси .Построим структурную схему скорректированной системы по выходу усилителя мощности. Рисунок 2.18 - Структурная схема скорректированной САР с выходом по УМ Запишем передаточную функцию по выходу усилителя мощности коэффициент усиления регулятора, - коэффициент передачи усилителя мощности, - коэффициент передачи двигателя, - коэффициент передачи редуктора, - коэффициент передачи объекта управления, - коэффициент передачи датчика обратной связи, и - постоянные времени объекта управления, - постоянная времени двигателя, , и - постоянные времени корректирующего устройства.Величина ошибки на выходе измерителя рассогласований показывает на сколько выходной сигнал отличен от задающего воздействия на входе. Ошибка складывается из двух составляющих: переходной и вынужденной. Передаточная функция замкнутой системы по ошибке имеет вид Рисунок 2.
План
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1.Анализ линейной САР с пропорциональным законом регулирования
1.1 Анализ линеаризованной САР
2.Динамический синтез и исследование скорректированной линейной САР
2.1 Построение желаемой ЛАХ
2.2 Исследование скорректированной линейной САР
2.3 Исследование скорректированной улучшенной САР
2.4 Исследование системы по выходу усилителя мощности
2.5 Реакции САР по ошибке
2.6 Построение областей устойчивости
3.Анализ влияния нелинейностей на динамические свойства САР
3.1 Реакция САР по выходу УМ ( с учетом ограничения) и ДОС на ступенчатый сигнал
3.2 Исследование возможных автоколебаний
3.3 Реакция нелинейной САР на гармоническое воздействие
4.Переоборудование непрерывной САР в цифровую систему управления
4.1 Функциональная схема САР
4.2 Синтез ЦСУ
4.3 Построение ЛЧХ разомкнутой ЦСУ
4.4 Влияние шага дискретизации ЦСУ на свойства системы
4.5 Влияния расчетного шага дискретизации ЦКУ на свойства системы