Синтез систем автоматического управления - Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника курсовая работа

Определение параметров регулятора и компенсатора для непрерывных системы и для дискретной системы возмущающего воздействия. Моделирование переходных процессов, моделирование дискретной и непрерывной систем и расчет наблюдателя переменных состояния.


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.

ПЕРЕХОДНЫЙ ПРОЦЕСС, МОДЕЛИРОВАНИЕ СИСТЕМЫ, ДИСКРЕТНАЯ СИСТЕМА, НЕПРЕРЫВНАЯ СИСТЕМА, НЕПРЕРЫВНЫЙ РЕГУЛЯТОР, НЕПРЕРЫВНЫЙ КОМПЕНСАТОР, ОБЪЕКТ УПРАВЛЕНИЯ, СТЕПЕНЬ ЗАТУХАНИЯ, ВРЕМЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ, ДИСКРЕТНЫЙ РЕГУЛЯТОР, ДИСКРЕТНЫЙ КОМПЕНСАТОР.
Целью выполнения курсового проекта является синтез систем автоматического управления.
Произведен расчет параметров регулятора и компенсатора для непрерывных системы и для дискретной системы, а также произведено моделирование переходных процессов, моделирование дискретной и непрерывной систем и расчет наблюдателя переменных состояния.
При выполнении расчетов соблюдались следующие требования к качеству регулирования:
Под синтезом системы автоматического управления понимается направленный расчет, имеющий конечной целью отыскание рациональной структуры системы и установление оптимальных величин параметров ее отдельных звеньев. По отношению к основе синтеза в настоящее время имеются разные точки зрения.
Синтез можно трактовать как пример вариационной задачи и рассматривать такое построение системы, при котором для данных условий работы (управляющие и возмущающие воздействия, помехи, ограничения по времени работы и т. п.) обеспечивается теоретический минимум ошибки.
Синтез также можно трактовать как инженерную задачу сводящуюся к такому построению системы, при котором обеспечивается выполнение технических требований к ней. Подразумевается, что из многих возможных решений инженер, проектирующий систему, будет выбирать те, которые являются оптимальными с точки зрения существующих конкретных условий и требований к габаритам, весу, простоте, надежности и т. п.
Иногда в понятие инженерного синтеза вкладывается еще более узкий смысл и рассматривается синтез, имеющий целью определение вида и параметров корректирующих средств, которые необходимо добавить к некоторой неизменяемой части системы (объект с управляющим устройством), чтобы обеспечить требуемые динамические качества.
При инженерном синтезе системы автоматического управления необходимо обеспечить, во-первых, требуемую точность и, во-вторых, приемлемый характер переходных процессов.
Решение первой задачи в большинстве случаев сводится к определению требуемого общего коэффициента передачи разомкнутой системы и, в случае необходимости, -- вида корректирующих средств, повышающих точность системы (комбинированное управление и т. н.). Эта задача может решаться при помощи определения ошибок в типовых режимах па основе тех критериев точности, которые были изложены в главе 8. Решение этой задачи, как правило, не сопряжено с трудностями принципиального или вычислительного характера, так как критерии точности достаточно просты для их практического использования. В сложных случаях можно прибегать к помощи моделирования. Решение оказывается сравнительно простым вследствие необходимости установления значений относительно небольшого числа параметров. В простейшем случае необходимо найти только коэффициент передачи разомкнутой системы.
Решение второй задачи -- обеспечение приемлемых переходных процессов -- оказывается почти всегда более трудным вследствие большого числа варьируемых параметров и многозначности решения задачи демпфирования системы. Поэтому существующие инженерные методы часто ограничиваются решением только второй задачи, так каких авторы считают, что обеспечение требуемой точности может быть достаточно просто сделано на основании использования существующих критериев точности и совершенствования их практически не требуется.
В настоящее время для целей синтеза систем автоматического управления широко используются вычислительные машины, позволяющие производить полное или частичное моделирование проектируемой системы. При таком моделировании становится возможным наиболее полно исследовать влияние различных факторов нелинейности, зависимость параметров от времени и т. н.
Однако моделирование на вычислительных машинах не может заменить расчетных методов проектирования, которые во многих случаях позволяют исследовать вопрос в общем виде и среди многих решений найти оптимальное. Поэтому, несмотря на развитие и распространение машинных методов синтеза, теория должна располагать собственными методами, которые дополняли бы моделирование и являлись бы теоретической базой при отыскании оптимального решения.

· пропорционально-интегральный закон:
· пропорционально-дифференциальный закон:
· пропорционально-интегрально-дифференциальный закон:
Пропорциональный регулятор обеспечивает высокое быстродействие, но для многих объектов сохраняется установившаяся ошибка.
Интегральный регулятор позволяет исключить установившуюся ошибку, однако ухудшает устойчивость системы. Дифференциальный регулятор позволяет обеспечить ускорение динамических процессов в системе.
При оценке качества систем управления на основе косвенных методов была получена зависимость степени затухания от ближайшего к мнимой оси корня, связанного с параметром m:
Желаемая степень затухания лежит в диапазоне [0.75-0.9].
Для замкнутой системы найдены полюса:
Введём замену-этому соответствует смещение мнимой оси до совпадения с полюсом, местоположение которых характеризует параметр m. При m=0 имеем границу области устойчивости. Чаще всего выбирают значение m от 0.22() до 0.366()
1) сначала следует выполнить синтез замкнутого контура регулирования;
2) затем выделить чувствительный элемент для измерения возбуждения;
3) после этого определить параметры передаточной функции компенсатора.
Матрицу G выбирают таким образом, чтобы переходный процесс в наблюдателе заканчивался быстрее, чем переходный процесс системы, то есть матрица G характеризует расположение полюсов наблюдателя на основании полюсов системы. Для решения поставленной задачи необходимо найти эту матрицу.
Рассчитаем наблюдатель для нашего объекта.
% задание передаточной функции первой части объекта:
% задание передаточной функции второй части объекта:
W2=tf([0.95],[100 1 0],'ioDelay',10);
% переход к модели в переменных состояния:
[m,n]=size(a);% m-размерность матрицы а, соответствующий порядку объекта
Q=0.5*eye(n);% весовая матрица критерия качества, определяющая
%соотношение между затратами на управление и качеством регулирования
R=0.5*eye(n);% весовая матрица критерия качества, определяющая
%соотношение между затратами на управление и качеством управление
%Обычно квадратная матрица = от 0 до 1
% расширяем матрицу, для соответствия порядку системы:
%коэффициенты оптимального регулятора:
[K,S,e]=lqr(a, b1, Q, R) % матрица к-тов ОС рег-ра, S - решение ур-я Риккати
% решение ур-я Риккати численными методами
K % коэффициентами рег-ра явля-ся 1-ая строка и
n=30000;% число точек моделирования%
Xe(1,1)=X(1,1);% начальное значение хe1 наблюдателя
Xe(2,1)=X(2,1);% начальное значение хе2 наблюдателя
Xe(3,1)=X(3,1);% начальное значение хе3 наблюдателя
Pe=2.*e % желаемые полюса наблюдателя, которые выбираются левее полюсов СУ, для обеспечения большего быстродействия
G=acker(a',c',Pe);% матрица коэффициентов ОС наблюдателя G
X(:,i+1)=(a*X(:,i)+b*U(i))*dt+X(:,i);
Xe(:,i+1)=Xe(:,i)+(a*Xe(:,i)+b*U(i)+G*(Y(i)-c*Xe(:,i)))*dt;
plot(t(1:n),Y(1:n),t(1:n),Ye(1,n))% динамическая хар-ка для Y и Ye
plot(t(1:n),X(:,1:n),t(1:n),Xe(:,1:n))% динамическая хар-ка для Х и Xe
plot(t(1:n),U(1:n))% динамическая хар-ка для U
% добавим в уравнение для наблюдателя управляющее воздействие
Коэффициенты оптимального регулятора:
0.559585112357554 1.000243498164992 0.577350269189625
0.559585112357554 1.000243498164992 0.577350269189625
0.559585112357554 1.000243498164992 0.577350269189625
0.279792556178777 0.500121749082496 0.288675134594813
0.500121749082496 28.624886774369962 16.523814005972508
0.288675134594813 16.523814005972508 28.015164278020094
-0.027035985149488 + 0.015624851156035i
-0.027035985149488 - 0.015624851156035i
-0.054071970298977 + 0.031249702312070i
-0.054071970298977 - 0.031249702312070i
На рисунках 5.1-5.4 приведены графики изменения переменных состояния объекта и наблюдателя, изменение выхода объекта и наблюдателя и закона управления.
Рисунок 5.1- Переменных состояния объекта и наблюдателя
Рисунок 5.2- Изменение выходного сигнала объекта и наблюдателя
Рисунок 5.4- Закон управления, который был сформирован на основе полученных переменных состояния
Таким образом, видим, что в теории наблюдатель обеспечивает очень высокую точность расчёта переменных состояния. Оценка переменных состояния с помощью наблюдателя осуществляется без ошибок.
На этом расчёт наблюдателя закончен.
6.1 Моделирование непрерывной системы
Модель непрерывной системы представлена на рисунке 6.1:
Рисунок 6.1 - Модель системы с непрерывным регулятором
График передаточной функции для этой модели будет иметь вид, представленный на рисунке 6.2:
Рисунок 6.2 - Непрерывная передаточная функция с регулятором
Как видно из рисунка, график переходной характеристики имеет непрерывный вид и постепенно выходит на единицу.
Теперь промоделируем систему с возмущающим воздействием и компенсатором в непрерывном виде.
Модель, содержащая возмущающее воздействие и компенсатор, представлена на рисунке 6.3:
Рисунок 6.3 - Модель системы с компенсатором
Вид передаточной функции для такой системы с возмущающим воздействием и с компенсатором представлен на рисунке 6.4:
Рисунок 6.4 - Непрерывная передаточная функция с компенсатором
Полученный непрерывный компенсатор делает систему нечувствительной к внешнему воздействию, значит, рассчитан и смоделирован верно.
Скачек до 0.8 возникает в результате запаздывания.
Модель, содержащая два объекта, регулятор, возмущающее воздействие и компенсатор, представлена на рисунке 6.5:
Рисунок 6.5 - Модель, содержащая два непрерывных объекта, регулятор, возмущающее воздействие и компенсатор
Рисунок 6.6 - Передаточная функция непрерывной системы содержащей два объекта, регулятор, возмущающее воздействие и компенсатор
Полученная передаточная функция непрерывной системы удовлетворяет заданному условию.
6.2 Моделирование дискретной системы
Модель дискретной системы представлена на рисунке 6.7:
Рисунок 6.7 - Модель системы с дискретным регулятором
График передаточной функции для этой модели будет иметь вид, представленный на рисунке 6.8:
Рисунок 6.8 - Дискретная передаточная функция с регулятором
Как видно из рисунка, график переходной характеристики имеет дискретный вид и постепенно выходит в единицу.
Теперь промоделируем систему с возмущающим воздействием и компенсатором в дискретном виде.
Модель, содержащая возмущающее воздействие и компенсатор, представлена на рисунке 6.9:
Рисунок 6.9 - Модель системы с дискретным компенсатором
Вид передаточной функции для такой системы с возмущающим воздействием и с компенсатором представлен на рисунке 6.10:
Рисунок 6.10 - Дискретная передаточная функция с компенсатором
Полученный дискретный компенсатор делает систему нечувствительной к внешнему воздействию, значит, рассчитан и смоделирован верно.
Модель, содержащая два объекта, регулятор, возмущающее воздействие и компенсатор, представлена на рисунке 6.11:
Рисунок 6.11 - Модель, содержащая два объекта, регулятор, возмущающее воздействие и компенсатор
Рисунок 6.12 - Передаточная функция дискретной системы содержащей два объекта, регулятор, возмущающее воздействие и компенсатор
Полученная передаточная функция непрерывной системы удовлетворяет заданному условию.
6.3 Моделирование наблюдателя переменных состояния
Модель системы с наблюдателем представлена на рисунке 6.13:
Рисунок 6.13 - Модель системы с наблюдателем
Рисунок 6.14- Изменение выходного сигнала объекта и наблюдателя
Рисунок 6.15- Переменных состояния наблюдателя
Коэффициенты блока State-space1 (наблюдатель):
-0.11000 -0.03200 -10.681314424667328
13.724961997156825 1.000000000000000
Коэффициенты блока State-space (объект):
0.559585112357554 1.000243498164992 0.577350269189625
0.559585112357554 1.000243498164992 0.577350269189625
0.559585112357554 1.000243498164992 0.577350269189625
Оценка переменных состояния с помощью наблюдателя осуществляется без ошибок.
Соотношение между входным и выходным сигналом дискретной системы автоматического управления. Дискретное преобразование единичного воздействия, функция веса дискретной системы. Определение связи между переходной и функцией веса дискретной системы. реферат [78,8 K], добавлен 18.08.2009
Уравнения связей структурной схемы САУ. Анализ линейной непрерывной системы автоматического управления. Критерии устойчивости. Показатели качества переходных процессов при моделировании на ЭВМ. Синтез последовательного корректирующего устройства. контрольная работа [157,2 K], добавлен 19.01.2016
Исследование характеристик минимально-фазового объекта управления. Принцип построения дискретной модели. Расчёт регулятора компенсационного типа. Моделирование непрерывных объектов управления. Синтез безинерционного звена, выбор резисторов и конденсатора. дипломная работа [5,8 M], добавлен 27.02.2012
Формулировка требований к системе и расчет параметров электропривода. Синтез регулятора тока. Расчет регулятора скорости. Исследование переходных процессов в системе подчиненного управления с помощью программы "Matlab". Синтез релейной системы. курсовая работа [3,6 M], добавлен 11.09.2009
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
Передаточные функции замкнутой и разомкнутой САУ. Построение АХЧ, ФЧХ, АФЧХ, ЛАЧХ, ЛФЧХ системы в замкнутом состоянии. Расчет запасов устойчивости замкнутой системы по годографу Найквиста. Исследование качества переходных процессов и моделирование САУ. курсовая работа [1,2 M], добавлен 21.10.2013
Расчет дискретного регулятора, обеспечивающего максимальную скорость переходного процесса. Формирование интегрального квадратичного критерия. Синтез компенсатора, непрерывного и дискретного регулятора, компенсатора, оптимального закона управления. курсовая работа [863,9 K], добавлен 19.12.2010
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



Синтез систем автоматического управления курсовая работа. Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника.
Сочинение по теме Тёплая шапка вечности
Реферат: Расчеты между экономическими субъектами посредством ценных бумаг
Сочинение Рассуждение На Тему Добро Аргументы
Реферат: The Last Frontier Essay Research Paper The
Направление Строительство Реферат
Реферат: Бюджетный контроль как разновидность государственного муниципального финансового контроля
Физика 10 Класс Лабораторные Работы Губанов Купить
Доклад по теме Почва
Реферат: Политико-правовое учение марксизма. Скачать бесплатно и без регистрации
Почему Моя Мама Самая Лучшая Сочинение
Контрольная работа: Механическое рыхление
Курсовая работа по теме Состояние и перспективы развития в России имущественного страхования
Как Написать Сочинение Рассуждение 4 Класс
Как Писать Рекомендации В Курсовой Работе Пример
Сочинение По Английскому Языку На Тему Спорт
Курсовая работа по теме Тоталитаризм
Реферат: Инструменты свободного рисования в CorelDraw. Скачать бесплатно и без регистрации
Лекция: История создания "Капитала". Скачать бесплатно и без регистрации
Титульный Лист Реферата Образец На Английском
Контрольная работа по теме Необходимость изучения познавательных процессов для госслужащего
Разработка источников питания - Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника дипломная работа
Разработка активного фильтра - Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника курсовая работа
Особое производство дел - Государство и право курсовая работа