Система автоматического управления стабилизации - Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника контрольная работа

Выражение параметров передаточных функций, структурная схема. Определение области устойчивости по коэффициенту усиления разомкнутой системы. Синтез корректирующего устройства. Определение параметров фильтра. Оценка качества переходного процесса системы.


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.
1.1 Анализ заданной системы. Выражение параметров передаточных функций. Структурная схема
1.2 Проверка устойчивости системы. Определение области устойчивости по коэффициенту усиления разомкнутой системы
1.3 Определение точности работы системы в установившемся режиме. Построение переходного процесса
2. Синтез корректирующего устройства
2.1 Синтез корректирующего устройства. Построение желаемой ЛАЧХ. Определение параметров фильтра. Оценка качества переходного процесса скорректированной системы
ЛАЧХ -логарифмическая амплитудно-фазовая характеристика
ЛФЧХ -логарифмическая фазово-частотная характеристика
ЛАФЧХ-логарифмическая амплитудно-фазовая частотная характеристика
САУ -система автоматического управления
Практически во всех областях техники нормальный ход технологических и производственных процессов может быть обеспечен только тогда, когда те или иные величины, определяющие эти процессы, удовлетворяют определенным требованиям.
Практически всегда объект, в котором протекают процессы, сам по себе не способен обеспечить их нужный ход.
Поэтому такие объекты снабжаются управляющим или регулирующим органом. Этот орган влияет на ход процесса, т.е. управляет им. Организация процесса, обеспечивающая требуемые значения его характеристик, называется управлением.
Таким образом, чтобы обеспечить нормальный рабочий режим необходимо в зависимости от отклонений рабочего режима от заданного воздействовать на регулирующий орган так, чтобы ликвидировать эти отклонения.
Объект, которым управляют, называется объектом управления (ОУ). Величины, характеризующие протекающие в ОУ процессы, т.е. величины, которые нужно поддерживать постоянными или изменять их по некоторому закону, называются управляемыми или регулируемыми величинами.
Совокупность объекта управления и управляющего устройства образует систему автоматического управления (САУ).[1]
Анализ и синтез систем автоматического управления (САУ) сопряжены с большим объемом теоретических и экспериментальных работ по исследованию их динамики и точности. Система научных и инженерных расчетов MATLAB является одним из наиболее эффективных экспериментальных средств, позволяющих студентам в диалоговом режиме быстро и наглядно получать необходимые оценки качества САУ как во временной, так и в частотной областях. Указанная система позволяет за короткий промежуток времени на виртуальной модели выполнить большой объем экспериментов с изменением различных параметров. Таким образом, у студентов появляется возможность всесторонне изучить динамику типовых САУ (следящих, систем стабилизации), испытания которых с помощью реальных стендов дороги, сложны и требуют значительного времени на получение и обработку измерительной информации.
Для имитационного моделирования как линейных, так и нелинейных динамических систем MATLAB использует специализированное средство моделирования - SimuLink .
В ходе моделирования имеется возможность наблюдать за графиками процессов, происходящих в системе. Для этого используются специальные смотровые окна, входящие в библиотеку SimuLink .
Построение основных частотных характеристик (ЧХ) САУ, таких как годограф амплитудно-фазовой ЧХ, логарифмические амплитудные и фазовые ЧХ, производится с помощью пакета прикладных программ Control ToolBox .
Для исследования нам была предложена система автоматического управления.
1.1 Анализ заданной системы. Выражение параметров передаточных функций. Структурная схема
Передаточная функция разомкнутой системы равна произведению передаточных функций всех звеньев направляющего действия, так как система не содержит параллельных звеньев.
- общий коэффициент усиления цепи регулирования.
Для систем с единичной обратной связью:
- передаточная функция замкнутой системы.
1.2 Проверка устойчивости системы. Определение области устойчивости по коэффициенту усиления разомкнутой системы
Для проверки устойчивости системы воспользуемся аналитическим критерием устойчивости Гурвица.
Характеристический полином замкнутой системы равен сумме полиномов знаменателя и числителя передаточной функции разомкнутой системы:
Для устойчивости системы третьего порядка необходимо воспользоваться следующими неравенствами:
Критерий Гурвица выполняется, следовательно, система устойчива.
Проверим систему на устойчивость с помощью критерия Найквиста.
После простейших преобразований, получим.
Из рисунка видно, что АФХ разомкнутой системы не охватывает точку [-1,0], что свидетельствует о том, что система устойчива.
Устойчивость САУ будем определять по асимптотической ЛАЧХ и ЛФЧХ. Частоты излома асимптотической ЛАЧХ равны:
По этим данным строим асимптотическую ЛАЧХ. ЛФЧХ получаем сложением и , построенные с помощью шаблона.
ЛФЧХ пересекает линию при отрицательных значениях асимптотической ЛАЧХ, следовательно, замкнутая САУ устойчива.
ЛАЧХ разомкнутой САУ, где она больше 0дБ, соответствует участку разовых сдвигов не достающих уровня .[4]
-запас по амплитуде,что явно не достаточно для выполнения заданных условий. ЛАФЧХ разомкнутой системы изображена в приложении А.
Для определения области устойчивости по коэффициенту передачи разомкнутой системы сначала необходимо в характеристическом уравнении замкнутой системы выделить этот коэффициент. Затем, положив коэффициент передачи комплексной величиной, произвести D - разбиение.
Характеристический полином САУ имеет вид:
=> характеристическое уравнение запишется так:
Решая его относительно коэффициента k получим:
Построим границу Д-разбиения в плоскости Re(k) и Im(k):
По графику видно, что система будет устойчива при .
1.3 Определение точности работы системы в установившемся режиме. Построение переходного процесса
Определим величину установившейся ошибки ?Х по управляющему сигналу:
Определим величину ошибки ?Х установившееся ПФ по возмущающему сигналу:
В результате проведенного анализа САУ, установлено, что система удовлетворяет требованиям по точности.
Для определения установившейся ошибки, характеризующей точность системы не нужно строить весь процесс регулирования. Однако обычно кроме точности проектировщика интересует и вид процесса регулирования (колебательный или апериодический) и такие показатели, как перерегулирование и время перерегулирования. Эти показатели можно определить, только построив график всего процесса.
Здесь -входной сигнал, -выходной сигнал, -передаточная функция САУ (безразлично, замкнутой или разомкнутой).
К такой рабочей схеме может быть сведена любая задача определения процесса регулирования в линейной системе.
Передаточной функции (p) соответствует дифференциальное уравнение
Рассмотрим аналитические способы построения процесса регулирования. В общем случае построение процесса регулирования сводится к решению дифференциального уравнения . [5]
Построение процесса переходного проведем используя пакет SimuLink .
Определение показателей качества нескорректированной системы при входном воздействии в виде единичной ступенчатой функции 1(t):
Время затухания колебаний недопустимо велико (0,735>0,3). Перерегулирование у также много больше требуемого (59,6%>25%).
2. Синтез корректирующего устройства
2.1 Синтез корректирующего устройства. Построение желаемой ЛАЧХ. Определение параметров фильтра. Оценка качества переходного процесса скорректированной системы
Время регулирования в нескорректированной системе t P значительно больше требуемого (0,735>0,3).
Таким образом КУ надо выбрать таким образом, чтобы выполнялись следующие требования:
1) время переходного процесса t P =0,3
3) значение установившейся ошибки ?Х уст =0,0105
Для решения данной задачи наиболее распространен частотный метод синтеза КУ с помощью логарифмических частотных характеристик. На основании требований по точности формируется низкочастотная часть ЛАЧХ следящей системы.
С учетом этого требования строим низкочастотную часть ЛАЧХ с наклоном 0дБ/дек. Среднечастотная часть желаемой ЛАЧХ формируется на основании требований качества ПП. Исходя из этого рекомендуемы наклон - -20дБ/дек. Частоту среза и частоты, ограничивающие среднечастотную часть ЛАЧХ, выбираем по соотношениям:
Высокочастотная часть ЛАЧХ заметной роли не играет, поэтому выбираем ее соответственно имеющейся в данной ситуации, то есть с наклоном -60дБ/дек.[6]
Передаточная функция желаемой системы будет иметь вид:
После построения ЛАФЧХ W Ж (р) и переходного процесса, получили что система отвечает на все требования, кроме величины перерегулирования. Для достижения заданной величины перерегулирования увеличим до 2,66 дек.
Опускаем исходную характеристику W(jщ), так чтобы на ней получился желательный коэффициент усиления k Ж . Расстояние между желаемой и располагаемой характеристиками даст искомую величину , то есть искомый коэффициент усиления корректирующего устройства:
Корректирующее устройство представляет собой фильтр, состоящий из двух последовательно соединенных RC-фильтров. Между фильтрами включается эмиттерный повторитель, который служит для согласования выходного сигнала первого фильтра со входом второго фильтра. Коэффициент усиления эмиттерного повторителя по напряжению равен 1.
Корректирующее устройство располагается в месте наименьшего по уровню прохождения сигнала.[7]
Для обеспечения желаемого коэффициента передачи системы в схему включается дополнительный электронный усилитель, с коэффициентом усиления ?343,75.
Корректирующее устройство располагается в месте наименьшего по уровню прохождения сигнала, то есть перед усилителем.
Коэффициент усиления эмиттерного повторителя по напряжению равен 1.
Для обеспечения желаемого коэффициента передачи системы, в схему надо включить дополнительный электронный усилитель.[8]
Принципиальная схема корректирующего устройства:
Структурная схема желаемой системы:
По графику переходного процесса определим величину перерегулирования и время переходного процесса:
24,5% < 25% => величина перерегулирования удовлетворяет требованию.
0,274<0,3 => время переходного процесса тоже удовлетворяет требованию.
ЛАЧХ: скорректированной системы, корректирующего устройства, не скорректированной системы.
ЛАЧХ скорректированной системы имеет следующие параметры:
Запас по фазе , запас по амплитуде 8,53 дБ.
В процессе выполнения работы был проведен анализ и синтез системы стабилизации.
В ходе анализа было выяснено, что система устойчива, но не удовлетворяет требованиям задания и нуждается в коррекции.
В качестве корректирующего устройства были выбраны звенья последовательного типа, так как такие звенья могут быть составлены из электрических R-, L-, C- элементов и имеют широкое распространение в системах автоматического регулирования.
В результате была получена устойчивая система автоматического регулирования, которая имеет требуемое значение регулируемой величины в установившемся режиме , длительность переходного процесса и перерегулирование , запас по фазе , запас по амплитуде 8,53 дБ, то есть система автоматического регулирования полностью удовлетворяет требованиям задания.
автоматическое управление функция корректирующее
1. Бесекерский В.А., Попов Е.П. Теория систем автоматического регулирования - М.: Наука, 1976. - 768 с.
2. Васильев Д.В., Чуич В.Г. Системы автоматического управления (примеры расчета). - М.: Высшая школа, 1967. - 418 с.
3. Иващенко Н.Н. Автоматическое регулирование, -4-е изд; - Учебник для вузов. - М.: Машиностроение, 1978. - 736 с.
4. Основы автоматического регулирования. Том II, ч. 1. / Под ред. В.В. Cолодовникова. - M.: Машгиз, 1969. - 722 с.
5. Основы автоматического регулирования. Том II, ч. 2. / Под ред. В.В. Солодовникова. - М.: Машгиз, 1969. - 451 с.
6. Расчет автоматических систем / Под ред. А.В. Фатеева. Учебное пособие для вузов, - М.: Высшая школа, 1973.- 336 с.
7. Руководство по проектированию элементов и систем автоматики. Труды МАИ.- М.: Оборонгиз, 1969, Вып. 2.- 247 с.; Вып. 3. -202 с.
8. Техническая кибернетика. Устройства и элементы систем автоматического регулирования и управления. Кн. 1 / Под ред. В. В. Солодовникова. -М.: Машиностроение, 1973. - 660 с.
Определение передаточных функций звеньев системы автоматического регулирования (САР). Оценка устойчивости и исследование показателей качества САР. Построение частотных характеристик разомкнутой системы. Определение параметров регулятора методом ЛАЧХ. курсовая работа [1,2 M], добавлен 31.05.2013
Выполнение синтеза и анализа следящей системы автоматического управления с помощью ЛАЧХ и ЛФЧХ. Определение типов звеньев передаточных функций системы и устойчивости граничных параметров. Расчет статистических и логарифмических характеристик системы. курсовая работа [1,9 M], добавлен 01.12.2010
Метод синтеза последовательного корректирующего устройства и оценка показателей качества переходных процессов. Структурная схема САУ с единичной обратной связью. Коэффициент усиления разомкнутой системы. Результаты имитационного моделирования САУ на ЭВМ. курсовая работа [211,8 K], добавлен 20.12.2010
Назначение и условия эксплуатации локальной системы автоматического управления (ЛСАУ). Подбор элементов и определение их передаточных функций. Расчет датчика обратной связи и корректирующего устройства. Построение логарифмических характеристик системы. курсовая работа [1,0 M], добавлен 09.03.2012
Исследование устойчивости непрерывной системы. Передаточная функция замкнутого контура. Определение критического коэффициента усиления разомкнутой системы. Синтез последовательного корректирующего устройства. Моделирование скорректированной системы. курсовая работа [315,4 K], добавлен 08.04.2014
Исследование системы автоматического регулирования с использованием метода корневого годографа; критерии оценки качества и характеристики: устойчивость, ошибки переходного процесса. Определение критического коэффициента усиления разомкнутой системы. отчет по практике [1,7 M], добавлен 15.03.2013
Исследование и анализ объекта управления. Выбор закона регулирования. Определение передаточных функций по каналам управления и возмущения, по ошибке и разомкнутой системы. Оценка устойчивости системы, определение запаса устойчивости по амплитуде и фазе. курсовая работа [2,4 M], добавлен 12.04.2015
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



Система автоматического управления стабилизации контрольная работа. Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника.
Пособие по теме Асептичні та стерильні лікарські форми. Розчини для ін’єкцій в ампулах. Стерильні порошки, таблетки. Інфузійні розчини
Методологический Анархизм П Фейерабенда Реферат
Реферат: Расстройства в системе кровообращения. Скачать бесплатно и без регистрации
Направление Разговор С Собой Итоговое Сочинение 2022
Исторический музей города-курорта Белокуриха экспозиционно-выставочная деятельность
Сочинение По Картине Шишкина Утро В Лесу
Как Начать Сочинение О Депортации Калмыков
Эссе По Фильму Юность Петра
Дипломная Работа На Тему Устройства Передачи Информации По Сети Электропитания
Доклад по теме Возникновение маркетинга. Принципы маркетинга
Шпаргалки На Тему Задачи, Особенности, Основные Направления Современной Теоретической Лингвистики
Курсовая работа по теме Теоретичні основи формування та розподілу доходів
Архитектурная Практика Отчет
Сочинение На Сказку Царевна Лягушка 5 Класс
Проблемы Правовой Социализации Молодежи Сочинение
Как Оформлять Рисунки В Курсовой По Госту
Реферат по теме Философский спор Платона и Аристотеля
Шпаргалка: Сущность конфликта
Доклад: Александр IV Македонский
Отчет по практике по теме Анализ организационной и хозяйственной деятельности ОАО 'МегаФон'
Функционирование общества с ограниченной ответственностью как организационно-правовой формы юридических лиц - Государство и право дипломная работа
Финансовый анализ страховых операций ОСАО «Ингосстрах» - Бухгалтерский учет и аудит курсовая работа
Аббревиация в журнале "Цены" - Иностранные языки и языкознание курсовая работа