Реализация корректирующего устройства, обеспечивающего заданные показатели качества системы автоматического управления. Использование метода логарифмических амплитудных частотных характеристик. Построение функциональной схемы скорректированной системы.
Аннотация к работе
Кафедра "Кафедра электротехники, информатики и компьютерных технологий" КУРСОВАЯ РАБОТА по дисциплине: "Теория автоматического управления" на тему: "Система автоматического регулирования температуры теплоносителя зерносушилки"Задача синтеза системы автоматического управления (САУ) заключается в выборе такой ее структуры, параметров, характеристик и способов их реализации, которые при заданных ограничениях наилучшим образом удовлетворяют требованиям, предъявляемым к системе. В такой постановке задача проектирования сводится к определению корректирующего устройства, обеспечивающего заданные показатели качества системы. Его идея основана на однозначной связи между переходным процессом в системе и ее ЛАЧХ. В настоящее время для целей синтеза систем автоматического управления широко используются вычислительные машины, позволяющие проводить полное или частичное моделирование проектируемой системы. Температура теплоносителя на входе зерносушилки измеряется терморезистором RД, включенным в мостовую схему, которая не только обеспечивает с помощью резистора R0требуемую температуру, но и сравнивает напряжение UД, пропорциональное ТЕМПЕРАТУРЕ?С, с задающим напряжением U0 (мостовая схема одновременно выполняет функции задающего и воспринимающего органов).По заданным функциональной схеме (рис. 1.) и системе дифференциальных уравнений составим структурную схему нескорректированной системы (рис. 2.), где в прямом канале последовательно подключены усилитель, электродвигатель совместно с редуктором (при условии, что момент сопротивления на валу двигателя Мс = const), камера смешивания, на которую действует возмущение, в обратный канал подключендатчик температуры. Введем следующие обозначения: U0 - входной сигнал, ?U - ошибка системы, UД-напряжение датчика температуры, Uy - напряжение усилителя, ?-угол поворота заслонки, f-возмущение, ?С-температура теплоносителя. Для составления передаточных функций (ПФ) звеньев нескорректированной данной САР воспользуемся приведенными выше уравнениями устройств САУ.Исследование САУ сводится к решению 3-х задач: определение точности, устойчивости и динамических показателей качества.Определяем ПФ разомкнутой нескорректированной исходной системы для дальнейшего исследования: Оценим относительную ошибку, ?U: Чтобы найти установившуюся ошибку необходимо в уравнение подставить s=0. В результате получили, что исходная система в статическом режиме имеет высокую точность - ошибка равна 0. Это очевидный результат, так как в прямом канале управления присутствует интегратор.Для оценки устойчивости целесообразно использовать логарифмический критерий Найквиста, который реализован в Matlabфункцией margin(W), ГДЕW-ПФ разомкнутой системы: "W=zpk([], [0,-1/0.08,-1/0.016,-1/0.004],2.7/(0.08*0.016*0.004)) Zero/pole/gain: 527343.75/s (s 12.5) (s 62.5) (s 250)Для оценки качества будем использовать прямые показатели: перерегулирование ? и время переходного процесса тп. Определим ПФ замкнутой системы ВСРЕДЕMATLAB (приложение CONTROLSYSTEMTOOLBOX) с помощью команды feedback,F=feedback(W/Wo,Wo), где Wo=0,015-ПФ датчика: "F=feedback(W/Wo,Wo) С помощью команды step определим переходную характеристику исходной системы (рис. Анализ качества показывает, что система имеет ряд недостатков: большое перерегулирование ? =34,16 % и время переходного процесса определено, исходя из полученного графика (рис.По оси абсцисс откладывается угловая частота в логарифмическом масштабе, т.е. наносятся отметки, соответствующие lg?, а около отметок пишется само значение частоты ? в рад/с, а по оси ординат значение модуля в ДБ. Для ее построения используется ПФ разомкнутой системы: Точки излома ЛАЧХ вычисляются по постоянным времени в логарифмическом масштабе: . Значение отметим на оси и проведем через эту точку первую асимптоту с наклоном в-20ДБ/дек до первой точки излома . Далее проведем следующую асимптоту с наклоном в-40ДБ/дек до точки излома . Желаемая логарифмическая частотная характеристика может быть условно разделена на три части: - низкочастотная часть (НЧ) определяется требуемой точностью работы системы, а следовательно, коэффициентом усиления системы в разомкнутом состоянии и порядком ее астатизма;Исследование желаемой системы проведем в среде MATLAB с помощью пакета CONTROLSYSTEMTOOLBOX. Transfer function: 17.7 Transfer function: 1 Transfer function: 1---- Определим значения запаса устойчивости по амплитуде и фазе проектируемой желаемой системы с ПФ (рис.Корректирующее устройство включается в слаботочный участок входной цепи на постоянном токе. Возьмем реализацию в виде активного корректирующего устройства. Активные четырехполюсники постоянного тока состоят из электронных усилителей и цепей из резисторов, конденсаторов и индуктивностей. Активные четырехполюсники имеют более совершенные динамические свойства, чем пассивные: на входе активного четырехполюсника легко осуществлять суммирование сигналов; сигнал может быть значительно усилен одновременно с преобразованием.
План
Содержание
Введение
1. Построение структурной схемы нескорректированной системы
2. Анализ качества исходной системы
2.1 Оценка точности
2.2 Определение устойчивости
2.3 Оценка качества
3. Построение желаемой ЛАЧХ
4. Оценка качества желаемой системы
5. Реализация корректирующего устройства
6. Оценка качества скорректированной системы
6.1 Исследование системы при отсутствии ограничений на выходную координату усилителя мощности (линейный вариант САУ)
6.2 Исследование системы с наличием ограничений на выходную координату усилителя мощности (реальный вариант САУ)