Исследование нелинейной САУ. Цифровая система регулирования скорости двигателя - Производство и технологии курсовая работа

Главная

Производство и технологии
Исследование нелинейной САУ. Цифровая система регулирования скорости двигателя

Нахождение передаточной функции замкнутой системы. Анализ поведения нелинейной системы, устойчивости непрерывной системы. Цифровая система регулирования скорости двигателя. Оценка качества системы. Переходной процесс в цифровой системе регулирования.


посмотреть текст работы


скачать работу можно здесь


полная информация о работе


весь список подобных работ


Нужна помощь с учёбой? Наши эксперты готовы помочь!
Нажимая на кнопку, вы соглашаетесь с
политикой обработки персональных данных

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Некоммерческое акционерное общество
«АЛМАТИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ЭНЕРГЕТИКИ И СВЯЗИ»
на тему: «Исследование нелинейной САУ. Цифровая система регулирования скорости двигателя»
Специальность ТЭФ Автоматизация и управление
Выполнила Токтасынова Н.Р. Группа МАУ-12н №зач.книжки 121М29
ГЛАВА 1. Исследование нелинейной системы
Используя метод фазовой плоскости, исследовать режимы захвата скорости и срыва слежения в нелинейной системе управления скоростью двигателя.
Для проведения исследования следует упростить систему. Для реализации этой цели, уменьшить порядок системы до n=2.
В качестве нелинейного звена использовать статическую характеристику типа "дискриминатор" (рисунок 1.2).

1.1.1 Параметры и структура системы
На рисунке 1.1 приведена функциональная схема замкнутой системы автоматического управления скоростью двигателя постоянного тока.
Для системы (рисунок 1.1) известно, что:
а) тахогенератор безынерционен, ктг=1;
б) двигатель вместе с нагрузкой может быть представлен нелинейным инерционным звеном с коэффициентом усиления кд==1 и постоянной времени Тд=0,1 с;
в) тиристорный преобразователь может быть представлен инерционным звеном с коэффициентом усиления кт=(4+ку) и постоянной времени Тт=0,05 с;
Варианты задачи: значение Ку определяется как порядковый номер первой буквы фамилии студента в алфавите.
г) регулятор представлен интегрирующим звеном с постоянной времени Тр=(0,2+Z*0,2) с., где Z соответствует сумме двух последних цифр номера зачетной книжки.
д) сигнал задания U(p) изменяется с постоянной скоростью "а", т.е.
Вид нелинейности типа "дискриминатор" и ее параметры представлены на рисунке 1.2.

Рисунок 1.2 - Нелинейность типа "дискриминатор"
1.2.1 Нахождение передаточной функции замкнутой системы
1.2.2 Упрощение САР до 2-го порядка
Для упрощения САР пренебрежем наименьшей постоянной времени Тт=0,05 с, тогда передаточная функция системы примет вид:
Чтобы получить дифференциальное уравнение, заменим р на :
1.2.3 Характеристическое уравнение для положения равновесия Е01
Корни комплексно сопряженные с отрицательной вещественной частью, поэтому на фазовой плоскости точке Е01 соответствует особая точка “устойчивый фокус”.
1.2.4 Характеристическое уравнение для положения равновесия Е02
Корни вещественные с разными знаками, поэтому на фазовой плоскости точке Е02 соответствует особая точка “седло”.
Для построения фазовых траекторий на плоскости для особых точек найдём угол наклона асимптоты гиперболы

Рисунок 1.3 - Фазовые траектории особых точек
1.2.5 Анализ поведения нелинейной системы
Поделим фазовую плоскость (рисунок 1.3) на 4 сектора и рассмотрим поведение нелинейной системы с учётом вида фазовых траекторий и начальных условий:
Рассмотрим II - сектор. На фазовых траекториях обозначим точки М6 и М7. Какими бы не были начальные условия во втором секторе, всегда будет происходить срыв слежения, следовательно нелинейная система на этом участке ведёт себя неустойчиво.
Рассмотрим III - сектор. На фазовых траекториях обозначим точки М5 и М3. Какими бы не были начальные условия в третьем секторе, всегда будет происходить захват скорости, следовательно нелинейная система на этом участке ведёт себя устойчиво.
Рассмотрим I и IV - сектор. На фазовых траекториях обозначим точки М1, М2, М4, М8, М9, и М10. При малых отклонениях начальных условий от центра устойчивого фокуса (М1, М2, М4, М8) наблюдается захват слежения, следовательно при таких НУ система ведёт себя устойчиво. А при больших отклонениях начальных условий от центра устойчивого фокуса (М9, и М10) наблюдается срыв слежения, следовательно при таких НУ система ведёт себя неустойчиво.
ГЛАВА 2. Цифровая система регулирования скорости двигателя

Следовательно, структурная схема имеет вид:

Рисунок 2.2 - Структурная схема с подставленными значениями
Передаточная функция разомкнутой системы:
2.3.2 Для анализа устойчивости непрерывной системы построим ЛАЧХ и ЛФЧХ разомкнутой системы
Дополнительно построим на этом рисунке ЛАЧХ и ЛФЧХ не минимально-фазового звена, учитывающего свойства дискретизации сигнала. Микроконтроллер можно представить в виде элементов

Рисунок 2.3 - Структурная схема цифровой системы регулирования скорости двигателя
Микроконтроллер можно представить в виде импульсного элемента (ИЭ) формирователя импульсов (ФИ). Этот микроконтроллер является неминимально-фазовым звеном . Его ЛАЧХ совпадает с ЛАЧХ форсирующего звена, а ЛФЧХ с ЛФЧХ инерционного звена. Это приводит к подъему ЛАЧХ на высокие частоты и дополнительному фазовому сдвигу в отрицательную сторону. Поэтому, частота квантования (щкв) должна быть более чем в 2 раза выше, чем щсрез: щкв=2·щсрез=2·10=20 с-1.
Частота сопряжения неминимально-фазового звена с-1. На рисунке 2.3 показан ЛАЧХ и ЛФЧХ цифровой системы регулирования скорости двигателя (ЛАЧХ ?цс и ЛФЧХ ?цс).

Рисунок 2.3 - ЛАЧХ и ЛФЧХ цифровой системы
Исходя из построенной ЛАЧХ и ЛФЧХ можно сделать вывод, что система устойчива и имеет запас устойчивости по фазе ?цз ? 45°, запас по амплитуде ?Lз ? 10 дБ.
Так как статическая ошибка регулирования системы по управлению не должна превышать значения , то необходимо изменить коэффициент усиления системы: возьмем , тогда . Построим ЛАЧХ и ЛФЧХ системы с коэффициентом усиления > 20lg(kv) ? 33,8 дБ (рисунок 2.4). Найдем новое значение частоты квантования щкв=2·щсрез=2·25=50 с-1. Частота сопряжения неминимально-фазового звена с-1.

Рисунок 2.4 - ЛАЧХ и ЛФЧХ цифровой системы для
Исходя из построенной ЛАЧХ и ЛФЧХ цифровой системы для система находится на границе устойчивости, поэтому добавим в систему форсирующее звено , которое даст сдвиг по фазе 0ч90°. При чем возьмем ТФЗ =0,2 с, тогда щФЗ=5 с-1. Найдем новое значение частоты квантования щкв=2·щсрез=2·134=268 с-1. Частота сопряжения неминимально-фазового звена с-1.

Рисунок 2.5 - ЛАЧХ и ЛФЧХ цифровой системы с добавлением форсирующего звена
Исходя из построенной ЛАЧХ и ЛФЧХ можно сделать вывод, что система устойчива и имеет запас устойчивости по фазе ?цз ? 90°, запас по амплитуде ?Lз ? 12 дБ.
Перерегулирование: М= - без перерегулирования
2.3.4 Построение переходного процесса
Построим переходной процесс в цифровой системе регулирования скорости (при этом упростим систему до 1 порядка: примем Tд =0), используя разложение в ряд обратного Z преобразования сигнала. В качестве входного сигнала выступает единичная ступенька l(t). Следовательно, преобразованная структурная схема имеет вид:

Рисунок 2.6 - Структурная схема замкнутой системы 1 порядка
Изображения единичной ступенчатой функции имеет вид:
Тогда передаточная функция разомкнутой системы имеет вид:
Найдем передаточную функцию замкнутой системы:
Так как рассматривается переходной процесс для цифровой системы возьмем Т=Ткв=0,0037 с, критическое значение периода .
Рисунок 2.7 - Переходной процесс в цифровой системе регулирования
- длительность переходного процесса цифровой системы регулирования меньше полученного из ЛАЧХ и ЛФЧХ цифровой системы за счет уменьшения порядка системы до 1.
2.3.5 Выбор типа микроконтроллера и АЦП
A - максимальная амплитуда на входе АЦП (возьмем равную 1)
Ошибка АЦП должна быть в 5 раз меньше, чем требуется от САУ.
Согласно заданию е=0,024, поэтому система ?? 0,0048
Разрядность микроконтроллера находится по формуле:
где -число операции фоновой программы
Необходимое условие устойчивости системы с микроконтроллером:
где время выполнения логической операции
У микроконтроллера PIC24HJ128GP202 =2 мкс. Далее проверим, выполняется ли следующее условие, исходя из неравенства:
Так как условие выполняется, выберем микроконтроллер PIC24HJ128GP202, который имеет следующие характеристики:
замкнутый система нелинейный цифровой
; все входы АЦП назначены аналоговыми
; внутренний RС генератор, АЦП включен
; преобразования выполняются по нулевому ; каналу
; очистить флаг преобразования сигнала
; запретить периферийные прерывания
; опрос флага окончания преобразования
Анализ линейной системы автоматического регулирования давления в емкости. Определение запасов устойчивости, прямых и косвенных показателей ее качества. Расчет передаточной функции. Построение фазового портрета и переходного процесса нелинейной системы. курсовая работа [390,8 K], добавлен 22.11.2012
Разработка конкурентоспособной электромеханической системы регулирования скорости, которая отвечает требованиям устойчивости, производительности, быстродействия и точности. Определение запасов устойчивости электромеханической системы по амплитуде и фазе. курсовая работа [1,8 M], добавлен 03.12.2012
Определение передаточной функции разомкнутой, замкнутой систем и передаточной функции по ошибке. Определение запасов устойчивости. Определить параметры корректирующего звена, обеспечивающие наибольшее быстродействие при достаточном запасе устойчивости. курсовая работа [2,2 M], добавлен 29.11.2009
Функциональная схема системы автоматической стабилизации скорости электродвигателя постоянного тока. Принцип и описание динамического режима работы системы. Функция и объект регулирования. Придаточная функция двигателя и анализ устойчивости системы. контрольная работа [254,6 K], добавлен 12.01.2011
Выбор структуры регулирования и расчет параметров настройки. Моделирование характеристик расчётной системы и компенсатора по каналу воздействия. Проектирование динамических характеристик с учётом компенсатора. Параметры регулирования нелинейной системы. курсовая работа [251,2 K], добавлен 17.06.2011
Построение номинальной и винтовой характеристики эффективной мощности дизельного двигателя. Определение фактора устойчивости дизеля, коэффициента усиления дизеля по подаче топлива. Описание системы автоматического регулирования угловой скорости вала. курсовая работа [872,6 K], добавлен 17.09.2014
Математическое описание системы. Определение передаточной функции замкнутой системы по управляющему и возмущающему воздействиям. Анализ устойчивости исходной системы. Коррекция динамических свойств системы. Показатели качества переходного процесса. курсовая работа [434,3 K], добавлен 29.06.2012
Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д. PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах. Рекомендуем скачать работу .

© 2000 — 2021



Исследование нелинейной САУ. Цифровая система регулирования скорости двигателя курсовая работа. Производство и технологии.
Реферат по теме Основные этапы, формы и последствия "холодной войны"
Реферат по теме Новый подход в понимании преадаптации
Курсовая работа по теме Психологическая защита в педагогической деятельности
Реферат: Anatomy Of The Human Essay Research Paper
Реферат по теме Спорт и система дыхания
Контрольная работа по теме Экономическое обоснование хозяйственных решений в отрясли связи
Вирусный Маркетинг Реферат
Курсовая работа по теме Особенности профессиональной этики военного психолога
Реферат: Russia Essay Research Paper Their chief stronghold
Курсовая работа: Проектирование конструкций перекрытия каркасного здания
История Развития Предпринимательства В России Реферат
Как Научить Писать Сочинение Егэ
Дипломная работа по теме Управление маркетингом на примере ОАО 'Первый хлебокомбинат'
Реферат: Культура управленческого труда
Реферат: Fly Away Peter Essay Research Paper Malouf
Реферат Липидный Обмен
Реферат: Скептицизм
Доклад: Охота к перемене СМИ
Сочинение Про Митрофана 8 Класс
Курсовая работа по теме "Новая российская идентичность": исследование по социологии знания
Кабинет информатики - Программирование, компьютеры и кибернетика презентация
Этика государственной военной службы на примере Великобритании - Военное дело и гражданская оборона курсовая работа
Программные средства информационных систем управления организацией - Менеджмент и трудовые отношения реферат