Проектирование элементарных вычислительных систем - Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника курсовая работа

Математическая модель объекта управления. Построение временных и частотных характеристик. Анализ устойчивости системы управления по критериям Гурвица и Найквиста. Получение передаточной функции регулируемого объекта. Коррекция системы управления.


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.


Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
Тульский государственный университет
Кафедра информационной безопасности
Пояснительная записка к курсовой работе по дисциплине
Руководитель: доцент кафедры ИБ, к.т.н.
3. Получение передаточной функции регулируемого объекта
4. Построение временных и частотных характеристик
Под управлением понимается такое воздействие на процесс, при котором обеспечивается достижение поставленной цели. Основные моменты процесса:
· получение информации о задачах управления;
· получение информации о результатах управления;
· обработка информации и выработка об изменении управления;
Эти моменты присущи любому процессу управления, если из перечисленного исключить хотя бы один элемент, то управление в прицепи невозможно. Из перечисленного наиболее важным параметром является получение информации о результатах управления.
Управление, при котором используется информация о результате управления, называется управление с обратной связью или по замкнутому циклу. Однако в ряде практических циклов реализовать такое управление очень сложно. В то же время для ряда объектов можно заранее рассчитать закон управления, в соответствии с которым подавать управление, воздействуя на объект, не используя информацию по результатам управления. Такое управление называется программным или управление по разомкнутому циклу.
Курсовая работа выполняется с целью закрепления знаний по курсу «Основы теории управления» и получения практических навыков самостоятельного проектирования элементарных вычислительных систем.
Для системы управления двигателем постоянного тока получить:
1. Математическую модель, описывающую все процессы, происходящие в данной системе управления.
2. Передаточные функции регулируемого объекта. Составить структурную схему системы управления.
3. Произвести анализ устойчивости системы управления по критериям Гурвица и Найквиста.
4. Определить точность системы управления двигателем постоянного тока с последовательным возбуждением.
5. Произвести коррекцию системы управления с целью повышения ее точности.
Электродвигатель постоянного тока - электрическая машина, предназначенная для преобразования электрической энергии постоянного тока в механическую.
Предположим, что двигатель управляет изменением напряжения питания u(t) якорной цепи.
Выходными координатами двигателя является угол поворота вала ?(t) и скорость вращения вала .
Рис.2.1 Обозначение двигателя постоянного тока
Принцип действия двигателя постоянного тока можно описать следующей диаграммой причинно-следственных связей.
Рис.2.2 Диаграмма причинно-следственных связей
На диаграмме приняты обозначения: - ток обмотки возбуждения, который создает намагничивающую силу - данной обмотки и далее магнитную индукцию В и магнитный поток Ф машины (предполагается, что реакция якоря скомпенсирована дополнительными полюсами или катушками магнитной системы двигателя); - ток обмотки якоря, который при взаимодействии с магнитным полем машины в соответствии с законом Ампера создает силу Ампера , действующую на проводник длинной с током с индукцией
Действие механической силы Ампера на проводники якорной обмотки определяет возникновение при наличии плеча вращающего момента двигателя
где - механическая постоянная двигателя.
- так называемая противоЭДС двигателя, которая возникает во вращающейся якорной обмотке в магнитном поле статора в соответствии с законом электромагнитной индукции (законом Фарадея):
где - электрическая постоянная машины.
Отметим, что в системе СИ значения коэффициентов и приблизительном равны
В соответствии с диаграммой причинно-следственных связей для цепи возбуждения можно составить следующие уравнения:
На основе уравнения второго закона Кирхгофа для электрической якорной цепи двигателя можно составить следующее дифференциальное уравнение
Далее при рассмотрении модели полагается, что
В соответствии со вторым законом Ньютона для вращательного движения составляем дифференциальное уравнение для механической части двигателя
С учетом соотношения , уравнение моментов принимает вид
Обозначив ; , получим математическую модель ДПТ с последовательным возбуждением:
Пусть J=40 Н*м; = 8 Ом; =8 Ом; (t)=100*sin(5*t); =70мГн; =50мГн; тогда =0.025; =16; 8,3.
Данную систему дифференциальных уравнений решим в программной системе MatLab. (см. рис. 2.3).
Рис.2.3 Решение системы дифференциальных уравнений
Рис.2.4 Графики дифференциальных уравнений
График функции изображён синей линией, график функции зеленой, а красной линией показан .
3. Получение передаточной функции регулируемого объекта
Модель двигателя с последовательным возбуждением имеет вид:
Сделав преобразование Лапласа, получаем:
Допустим, что возмущающее воздействие равно нулю m(p)=0:
Подставляем значения коэффициентов и получаем
Положим управляющее воздействие равным нулю u(p)=0 и получим:
4. Построение временных и частотных характеристик Передаточная функция объекта управления имеет вид
Передаточная функция колебательного звена имеет вид:
Колебательное звено имеет второй порядок. В операторной форме дифференциальное уравнение такого звена можно представить следующим образом:
где - угловая частота собственных колебаний;
Корни характеристического уравнения колебательного звена определяются:
Переходная характеристика этого звена выражаются формулой
временный частотный передаточный устойчивость
Подставив значения передаточной функции, получаем:
Получили, что переходная характеристика колебательного звена имеет вид. Переходная характеристика колебательного звена:
Построим переходную характеристику данного звена c помощью пакета MatLab:
h = 0.02*(1 - exp(-0.1*t).*(cos(0.9*t) + 0.1*sin(0.9*t)));
Рис.4.1 Переходная характеристика колебательного звена
Весовая характеристика колебательного звена
Весовая характеристика колебательного имеет вид:
В итоге получаем, что весовая характеристика колебательного звена имеет вид:
Построим переходную характеристику данного звена c помощью пакета MatLab:
Рис.4.2 Весовая характеристика колебательного звена
В ходе выполнения задания строится модель в программе Simulink из пакета MatLAB
Далее требуется использовать инструмент Linear Analysis для построения графиков ЛАЧХ и ЛФЧХ.
k=0.02; Т=0.04; =0.2, =1/T=25-частота сопряжения, 20lgk=20lg0.02=20.
Структурная схема исследуемой системы имеет вид
Предположим, что возмущающее воздействие равно нулю и Wp(p)=1, Wo.c.(p)=1, тогда получим:
Разбиваем по минорам и проверяем знак: чтобы система была устойчивой, все три минора должны быть больше нуля, если какой-нибудь равен 0, то система имеет неопределенный характер, если какой-либо из них меньше нуля, то можно сделать вывод, что система неустойчива.
Получили, что система по критерию Гурвица устойчива.
В критерии Найквиста для устойчивой системы в диапазоне частот годограф не будет охватывать точку (0; j0). Следовательно, обычная комплексная частотная характеристика разомкнутой системы W(j?) не будет охватывать точку (-1; j0) на комплексной плоскости.
Проверим устойчивость системы c помощью пакета MatLab, используя специальную функцию nyquist :
nyquist ([0 0 0 0.02],[0.002 0.25 1 0]);
По графику видно, что АФХ не охватывает точку (-1; j0), следовательно, система по критерию Найквиста также устойчива.
Определим передаточную функцию, связывающую в замкнутой системе ошибку с управляющим воздействием:
Определим статическую ошибку в системе при отработке постоянного управляющего воздействия ?вх=g0=6.
Рис.5.3 Схема при постоянном управляющем воздействии
Определим статическую ошибку в системе при отработке управляющего воздействия, изменяющегося с постоянной скоростью
Ри.5.3 Схема при управляющем воздействии, изменяющемся с постоянной скоростью
Определим статическую ошибку в системе при отработке управляющего воздействия, изменяющегося с постоянным ускорением
Рис.5.5 Схема для управляющего воздействия, изменяющегося с постоянным ускорением
Ввести в систему управления корректирующее звено так, чтобы система стала устойчивой, и выполнялось следующее условие: tрег ? 0.18.
Построим осциллограмму переходного процесса до коррекции
Рис. 6.1 Осциллограмма переходного процесса до коррекции
По диаграмме Солодовникова определим для = 25% tр = 0.18 с.
Переходный процесс скорректированной системы управления:
Рис. 6.2 .Переходная характеристика скорректированной системы
Величина перерегулирования, tр - время перерегулирования .
Графики ЛАФЧХ корректирующего устройства, нескорректированной и скорректированной систем приведены в приложении 3. График нескорректированной ЛАФЧХ приведен в приложении 1, скорректированной - в приложении 2.
Производится коррекция по угловой скорости. Запас устойчивости по амплитуде скорректированной системы равен 10.6 dB, а по фазе - 15.2рад/с.
В данной курсовой работе сформулирована математическая модель объекта управления в виде дифференциальных уравнений, составлена передаточная функция управляемого объекта, произведен анализ устойчивости, а также синтез корректирующего устройства для обеспечения запасов устойчивости.
1. Б.В. Сухинин. Оптимальное управление электротехническими объектами. Учебное пособие. ТулГу.2001;
2. А.А. Воронов. Теория автоматического управления. В двух частях. Москва. Высшая школа.
Построение математической модели объекта управления в пространстве состояния. Нахождение по формуле Мейсона передаточной функции, временных и частотных характеристик. Прямые и косвенные оценки качества объекта управления по полученным зависимостям. курсовая работа [737,2 K], добавлен 12.03.2014
Синтез системы управления квазистационарным объектом. Математическая модель нестационарного динамического объекта. Передаточные функции звеньев системы управления. Построение желаемых логарифмических амплитудно-частотных и фазочастотных характеристик. курсовая работа [105,0 K], добавлен 14.06.2010
Определение передаточной функции регулируемого объекта по его кривой разгона с использованием диаграммы Ольденбурга-Сарториуса. Расчет параметров настройки регулятора методом расширенных частотных характеристик, обеспечивающих устойчивость системы. контрольная работа [1,1 M], добавлен 22.01.2015
Определение динамических характеристик объекта. Определение и построение частотных и временных характеристик. Расчет оптимальных параметров настройки ПИ-регулятора. Проверка устойчивости по критерию Гурвица. Построение переходного процесса и его качество. курсовая работа [354,7 K], добавлен 05.04.2014
Получение передаточной функции разомкнутой системы методом структурных преобразований блок-схемы. Построение частотных характеристик, необходимых для исследования зависимости устойчивости замкнутой системы от параметра по критериям Михайлова и Найквиста. контрольная работа [1,3 M], добавлен 04.06.2010
Проведение анализа замкнутой системы на устойчивость. Определение передаточной функции разомкнутой системы и амплитудно-фазовой частотной характеристики системы автоматического управления. Применение для анализа критериев Гурвица, Михайлова и Найквиста. контрольная работа [367,4 K], добавлен 17.07.2013
Описание объекта автоматического управления в переменных состояниях. Определение дискретной передаточной функции замкнутой линеаризованной аналого-цифровой системы. Графики переходной характеристики, сигнала управления и частотных характеристик системы. курсовая работа [1,7 M], добавлен 21.11.2012
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



Проектирование элементарных вычислительных систем курсовая работа. Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника.
Курсовая работа: Расчёт генератора шума
Посадские Люди Реферат В 16
Реферат: Распорядительные документы и акты, издаваемые Правительством РФ
Курсовая работа по теме Расчет и проектирование основания и фундамента
Курсовой Проект Железобетонные Конструкции Одноэтажных Промышленных Зданий
Подготовка Документов К Архивному Хранению Курсовая
Реферат по теме Основы формирования личности христианина
Граната Лақтыру Техникасы Реферат
Реферат по теме Участие в выборах
Реферат: Фінанси і податки
Счастье Семьи В Твоих Руках Сочинение
Курсовая Работа На Тему Влияние Государства На Рыночную Экономику
Реферат: Червячный редуктор
Курсовая работа по теме Приговор: понятие, значение, структура и виды
Эссе На Тему Профессия Мечты
Маркетинг И Менеджмент В Условиях Конкуренции Курсовая
Краткое Сочинение На Тему Язык
Основы обороны государства
Реферат: Политическое лидерство
Пример Написания Сочинения
Роль финансовых результатов в деятельности коммерческой организации: учет и анализ на примере ЗАО "Былина" - Бухгалтерский учет и аудит курсовая работа
Українська держава Богдана Хмельницького - История и исторические личности курсовая работа
Аудит расчетов с поставщиками и подрядчиками - Бухгалтерский учет и аудит контрольная работа