Анализ системы автоматического управления стабилизации напряжения генератора. Курсовая работа (т). Информатика, ВТ, телекоммуникации.
⚡ 👉🏻👉🏻👉🏻 ИНФОРМАЦИЯ ДОСТУПНА ЗДЕСЬ ЖМИТЕ 👈🏻👈🏻👈🏻
Вы можете узнать стоимость помощи в написании студенческой работы.
Помощь в написании работы, которую точно примут!
Похожие работы на - Анализ системы автоматического управления стабилизации напряжения генератора
Скачать Скачать документ
Информация о работе Информация о работе
Скачать Скачать документ
Информация о работе Информация о работе
Скачать Скачать документ
Информация о работе Информация о работе
Нужна качественная работа без плагиата?
Не нашел материал для своей работы?
Поможем написать качественную работу Без плагиата!
. Нахождение математической модели
системы управления
.1 Нахождение передаточных функций
элементов системы
.2 Составление структурной схемы
системы
.3 Получение передаточной функции
системы
.4 Разработка структурной схемы в
программе МВТУ
. Построение
амплитудно-фазочастотных характеристик (АФЧХ) системы
.1 Построение асимптотической ЛАХ и
ЛФХ
.2 Построение ЛАХ и ЛФХ с помощью
программы МВТУ
4. Исследование устойчивости системы
.1 Исследование системы с помощью критерия
Гурвица
.2 Исследование системы с помощью
критерия Найквиста
.3 Исследование системы с помощью
критерия Михайлова
.1 Определение качества системы по
лог. характеристикам
.2 Определение качества по
переходному процессу
Актуальность данной работы заключается в
возможности использовании полученных результатов для решения задач
автоматизации. Данная работа выполняется для исследования теоретических знаний
полученных в процессе изучения дисциплины, а так же построения логарифмических
характеристик и т.д.
При выполнении данной работы решаются следующие
задачи:
. Нахождение передаточных функций
элементов системы
. Составление структурной схемы
. Получение передаточной функции системы
. Разработка структурной схемы в МВТУ
. Построение асимптотической и построение
в МВТУ ЛАХ и ЛФХ
. Исследование устойчивости системы с
помощью критерия Найквиста, Гурвица и Михайлова
. Определение точность системы
. Определение качества системы по лог.
характеристикам и по переходному процессу
.
Нахождение математической модели системы управления
.1 Нахождение передаточных функций элементов
системы
Из уравнения элемента ОБ - генератор, получим
передаточную функцию:
Для этого запишем вместо запишем y, вместо запишем x, получим:
Пользуясь формулой , подставим значение (y) в эту
формулу и получим передаточную функцию элемента ОБ:
Подставим числовые значения в
формулу (1):
ИМ - угольный регулятор, получим передаточную
функцию:
Подставим вместо - x, а вместо запишем y получили:
Пользуясь формулой и выполнив преобразование Лапласа,
получим передаточную функцию:
Выполним подстановку числовых
значений в формулу (2):
Д - стабилизирующий трансформатор,
получим передаточную функцию:
Подставим вместо - x, а вместо - y.
Пользуясь формулой и выполнив преобразование Лапласа
получим:
Подставим числовые значения в
формулу (3):
.2 Составление структурной схемы системы
На основе полученных передаточных функций и
рис.1 получим структурную схему системы управления:
Проведем преобразование структурной схемы для
получения единичной обратной связи для этого перенесем звено со входа сумматора
на его выход при этом добавим фиктивное звено передаточная функция которого
обратно передаточной функции исходного звена:
Структурная схема с единичной обратной связью
Так как не важно, каким образом получено
задающее воздействие, фиктивным звеном можно пренебречь, тогда структурная
схема примет вид:
Рис.3. Преобразованная структурная схема
Возьмем формулы (1)-(3) с подставленными
числовыми значениями и получим структурную схему
Рис.4. Структурная схема с числовыми значениями
1.3 Получение передаточной функции системы
Звенья в системе соединены последовательно,
поэтому передаточная функция разомкнутой системы найдется как произведение
передаточных функций элементов:
Подставляем в эту формулу передаточные функции
элементов:
Найдем передаточную функцию замкнутой системы:
Подставим значение из (4) в эту формулу:
Найдем передаточную функцию замкнутой системы по
ошибке:
Подставим значения из (5) и вычислим:
1.4 Разработка структурной схемы в программе
МВТУ
Создание схемы мы начали с открытия нового
документа, открылось поле куда нужно будет вносить блоки. Первым блоком у нас
является «Ступенька» который мы взяли из раздела «Источники». Второй блок
называется «Сравнивающее устройство» который находится в разделе «Операции».
Далее мы добавили наши передаточные функции которые находились в разделе
«Динамические». Еще один блок мы добавили под названием «График» который взяли
из раздела «Данные». Все блоки мы соединили между собой стрелками и получили
следующую схему(рис.5).
Добавили в W_1(s)
следующие параметры:
А для W_2(s)
мы установили следующие параметры:
Введя параметры и изменив время интегрирования,
мы нажали на кнопку «Расчет» и двойным нажатием на блок «График» мы увидели
график переходного процесса нашей схемы (рис.6):
2.
Построение Амплитудно-фазо-частотных характеристик(АФЧХ) системы
Найдем частотную передаточную функцию, для этого
в передаточной функции разомкнутой системе подставим вместо p
- jw.
Подставим в формулу (4) вместо p
- jw:
Сгруппируем в знаменателе все слагаемы j:
Выделим действительные и мнимые части:
Зная действительную и мнимую части найдем
выражения для амплитуды и фазы:
передаточный регулятор амплитудный
качество
.1 Построение асимптотических ЛАХ и ЛФХ
Для построения асимптотической ЛАХ и ЛФХ
разомкнутой системы представим передаточную функцию в виде произведения
передаточных функций типовых звеньев.
Число интегрирующих звеньев - 0,
значит степень астатизма =0, значит начальный участок ЛАХ будет проходить под
наклоном +0дБ/Дек но присутствует дифференцирующее звено и наклон станет
+20дБ/Дек и через точку с координатами 20lgK, где и . Определим логарифмическую
амплитуду при частоте :
Полученные данные позволяют
построить асимптотическую ЛАХ (КР 220703.051.012Д). Начальный участок пройдет с
наклоном +20Дб/Дек т.к присутствует дифференцирующее звено, и через точку 20lgK. На частоте
щ 1 начинает действовать колебательное звено и характеристика получит
наклон в -20 дБ/дек. На частоте щ 2 на характеристику начнет
действовать инерционное звено и характеристика получит наклон в -40 дБ/дек.
Для построения ЛФХ запишем выражение
для фазового угла:
Для построения найдем значения для
фазового угла при следующих частотах:
3.2 Построение ЛАХ и ЛФХ с помощью программы
МВТУ
В данном разделе нам понадобится схема, которую
составляли ранее (Рис.6). Мы должны были добавить в нее два блока «В память»,
которые расположены в раздела «Субструктуры». И подключили их перед
сравнивающем устройством и последней передаточной функцией. Замкнули обратную
связь в сравнивающем устройстве заменив параметр -1 на 0. Нажали «Расчет» и
получили (рис.7):
Рис.7 Структурная схема с добавленными блоками
«В память»
Далее перешли на вкладку «анализ» и нажали
«частотный анализ». В открывшимся окне, создали окно «Характеристик» добавили
два входа и два выхода в одной строке в столбце Характеристика выбрали ЛАХ, во
второй ФЧХ и нажали расчет благодаря чему получили График (рис.8):
4.
Исследование устойчивости системы
.1 Исследование системы с помощью критерия
Гурвица
По критерию Гурвица для того что бы система была
устойчивой необходимо выполнение двух условий:
1) Что бы все коэффициенты
характеристического уравнения были бы положительны;
2) Что бы все определители составленной из
матрицы Гурвица были положительны.
Для определения устойчивости системы по критерию
Гурвица необходимо найти характеристический поленом замкнутой системы:
Запишем значение коэффициентов для матрицы
Гурвица:
С 0 =0,014>0C 1 =0,70028>0С 2 =33,034>0С 3 =1>0
На основе коэффициентов составим матрицу
Гурвица:
Вывод по критерию Гурвица Система
устойчива т.к. Все определители и все коэффициенты больше нуля.
.2 Исследования системы с помощью
критерия Найквиста
На рис.9 изображен годограф Найквиста, для того
чтобы система была устойчивой по критерию Найквиста необходимо чтобы годограф
Найквиста не охватывал точку с координатами -1; ϳ0.
Также определение устойчивости по
критерию Найквиста можно с помощью Логарифмических характеристик (Д). Для того
чтобы система была устойчива необходимо чтобы частота среза была меньше частоты . По чертежу логических
характеристик (Д), стремится к то можно сказать что система
устойчива.
4.3 Исследование системы с помощью критерия
Михайлова
Для определения устойчивости с помощью критерия
Михайлова необходимо построить годограф Михайлова. Для построения требуется
найти характеристический поленом замкнутой системы. Для этого в знаменатель
передаточной функции замкнутой системы вместо p
подставляем ϳщ.
Выделим действительную и мнимую части:
Построение годографа Михайлова выполним с
помощью программы МВТУ (рис.10):
Из графика видно, что годограф проходит все квадранты
последовательно и уходит в бесконечность в третьем квадранте. Вывод: система
устойчива.
.
Определение точности системы
Для определения точности системы, определим
коэффициенты ошибок. Для этого возьмем передаточную функцию системы по ошибке и
запишем её коэффициенты:
Представим в виде бесконечного степенного ряда
где коэффициенты ошибок определяются
по формуле:
Установившаяся ошибка будет
равняться:
При , статическая ошибка присутствует
(если ). Скоростная ошибка постоянна, но
отрицательна ( . Ошибка от ускорения линейно
возрастает ( ).
6.
Определение качества системы
.1 Определение качества системы по
логарифмическим характеристикам
Качественными показателями которые можно
определить по логарифмическим характеристикам это запас по фазе и запас по
амплитуде.
Система обладает достаточным
качеством по фазе, т.к запас по фазе больше минимального предела 20-50
Если стремится к бесконечности( ), то запас по фазе стремится ( ).
Система обладает достаточным запасом
по амплитуде т.к. минимальный запас по амплитуде должен быть по модулю 13дБ.
6.2 Определение качества по переходному
процессу
По графику переходного процесса (рис.6) мы можем
определить:
Значит время переходного процесса равно
В передаточной функции системы отсутствует интегрирующее
звено значит, в регуляторе будет канал И.
В Системе также присутствует такие звенья как
Колебательное, Инерционное, Дифференцирующее
Колебательно звено в системе устраняем.
Получим передаточную функцию для регулятора:
Рис.12. График переходного процесса с
ПИД-регулятором
График является апериодическим, значит время
переходного процесса получится:
Рис.13. Логарифмические характеристики с
ПИД-регулятором
Рис.14. Годограф Найквиста с ПИД-регулятором
Вывод: годограф Найквиста не охватывает точку -1j
0, система устойчива.
Рис.15. Годограф Михайлова с ПИД-регулятором
Вывод: годограф Михайлова уходит в бесконечность
в 1 квадранте, система устойчива.
В курсовой работе мы нашли передаточные функции
элементов, по ним составили структурную схему. Из передаточных функций
элементов получили: передаточную функцию системы, передаточную функцию
замкнутой системы, передаточную функцию замкнутой системы по ошибке.
Построили АФЧХ системы. Построили
асимптотическую ЛАХ и ЛФХ. И Построили ЛАХ и ЛФХ в программе МВТУ.
По критерию Гурвица - система является
устойчивой.
По критерию Найквиста - система устойчива.
По критерию Михайлова - система устойчива.
Определили статическую ошибку , скоростную ошибку , ошибку от ускорения .
Подобрали регулятор, им оказался
ПИД-регулятор, определили устойчивость системы с регулятором и основных
критериев качества.
1. Федотов А.В. «Теория
автоматического управления конспект лекций», 2007 год Омск.
2. Методические указания к
курсовой работе по дисциплине «Теория управления» составители Г.Н. Коуров, В.Ц.
Зориктуев, Б.У. Шарипов, Уфа 2001 г.
. В.А. Бесекерский «Сборник
задач по теории автоматического регулирования и управления», Москва 1989г.
Похожие работы на - Анализ системы автоматического управления стабилизации напряжения генератора Курсовая работа (т). Информатика, ВТ, телекоммуникации.
Реферат по теме Обоснование низких потребительских свойств гидравлических натяжителей цепи
Эссе Многоуровневое Университетское Образование Актуальность Эффективность
Реферат по теме Пушкин на Пресне
Курсовая работа по теме Руководитель библиотечного коллектива
Реферат: Міжнародні науково-технічні відносини у світовому господарстві
Курсовая На Тему Риски
Учебное пособие: Методические указания и рекомендации по подготовке и защите курсовой работы для студентов специальности 021100 (030501) «Юриспруденции»
План Отчета По Производственной Практике
Дипломная работа по теме Экономическая эффективность использования технологии штрихового кодирования на материалах предприятия ЗАО 'ГОТЭК'
Реферат по теме Фундаментальная онтология М. Хайдеггера
Реферат По Физкультуре 5 Класс Здоровый Образ
Сочинение Случай На Дороге Менее 120 Слов
Дипломная работа по теме Формирование социальных эмоций у старших дошкольников с задержкой психического развития
Краткое Сочинение Про Музей
Рассмотреть Монтаж Каждого Элемента По Отдельности Реферат
Описание Деревни Сочинение
Реферат: Тактика осмотра места происшествия
Учебное пособие: Основы техники бивачных работ
Понятие и структура гражданского правоотношения (гп). Виды гражданских правоотношений
Курсовая работа по теме Развитие алгоритмического мышления у младших школьников на уроках математики
Похожие работы на - Оценка выполнения плана и динамика объема продукции
Похожие работы на - Принципы современного менеджмента на примере HP
Реферат: Разработка стратегии программного обеспечения фирмы