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

Расчет коэффициента усиления САУ и свойства внешних статических характеристик. Построение частотных характеристик САУ и характеристических корней. Моделирование переходных характеристик и проверка САУ на устойчивость. Синтез корректирующего устройства.


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. Расчет коэффициента усиления САУ
2. Построение внешних статических характеристик
3. Расчет характеристических корней
4. Построение частотных характеристик САУ
5. Моделирование переходных характеристик исходной САУ
7. Синтез корректирующего устройства
1. Р асчет коэффициента усиления САУ
Рис. 1. Структурная схема исходной САУ.
Уравнение замкнутой системы имеет вид:
где - передаточная функция замкнутой системы по задающему воздействию;
- передаточная функция замкнутой системы по возмущающему воздействию.
Расчет коэффициента усиления К САУ (рис.1) проводим для определения его значения, при котором суммарная статическая ошибка ? не будет превышать при изменении задания и возмущения
Так как кроме коэффициента усиления на величину ошибки влияют значения управляющего и возмущающего воздействий, причем наибольшая величина ? достигается при действии на систему минимального управляющего воздействия и максимального возмущающего z , то при единичном коэффициенте передачи цепи обратной связи суммарная статическая ошибка может быть найдена как:
Значение выходной переменной y определяется реакцией САУ на сумму управляющего и возмущающего воздействий. Поэтому:
Здесь K g , K z - представляют собой суммарные коэффициенты усиления соответственно задающего и возмущающего воздействия и могут быть определены из передаточных функций системы, найденных по задающему и возмущающему воздействиям.
Подставляя значение y из выражения (3) в выражение (1) и решая полученное уравнение относительно K , входящего в выражения для K g и K z , определяют коэффициент усиления САУ (рис.1), при котором суммарная статическая ошибка ? не превышает заданного значения.
2. Построение внешних статических характеристик
Построим внешние статические характеристики для замкнутой САУ в заданном диапазоне. Для этого построим график функции
Берем три значения из заданного диапазона.
Получаем уравнение прямой для каждого значения y.
Рис. 2. Графики внешних статических характеристик замкнутой САУ:
а) - значение задающего воздействия g=8
б) - значение задающего воздействия g=4
в) - значение задающего воздействия g=1.8
3. Расчёт корней характеристического уравнения
Для САУ с отрицательной обратной связью передаточная функция имеет следующий вид:
Характеристическое уравнение передаточной функции:
Найдём корни характеристического уравнения:
Решая кубическое уравнение в среде MatCad получаем корни:
Предварительно: САУ устойчива, т.к. вещественная часть комплексно сопряженных корней отрицательна. Переходная характеристика является сходящейся, с частотой
4. Построение частотных характеристик САУ
Рассчитаем и построим логарифмические амплитудную частотную (ЛАЧХ) и фазовую частотную (ЛФЧХ) характеристики замкнутой системы.
Передаточная функция замкнутой системы:
Получим выражение для комплексно-частотной функции:
Амплитудно-частотная характеристика(АЧХ):
Фазово-частотная характеристика(ФЧХ)
На практике АЧХ и ФЧХ изображают в логарифмическом масштабе. Это позволяет упростить расчет и анализ характеристик.
ЛАЧХ - логарифмическая амплиудно-частотная характеристика.
ЛФЧХ - логарифмическая фазо-частотная характеристика.
Рис.3. Логарифмические амплитудно-частотная и частотно-фазовая
Частота при которой называется частота среза (частота единичного усиления)
Из графиков видно, что запас устойчивости по амплитуде бесконечен, т.к. ЛФЧХ не пересекает угол -180?.
Запас устойчивости по фазе имеет конечное значение (180?-159?=21?).
Согласно критерию Найквиста, если система устойчива в разомкнутом состоянии, то для устойчивости соответствующей замкнутой системы необходимо и достаточно, чтобы АФЧХ разомкнутой системы при изменении частоты от 0 до не охватывала точку (-1;j0) на комплексной плоскости.
Как видим из граф. что по Найквисту система устойчива, т.к. точку (-1,j0) АФЧХ данной условно разомкнутой САУ не охватывает.
5 . Моделирование переходных характеристик исходной САУ
а) при отсутствии возмущений для граничных значений g
Рис. 5 Переходная характеристика САУ при минимальном задающем воздействии и отсутствии задания.
время переходного процесса: t пп =0.045с
Рис. 6 Переходная характеристика САУ при максимальном задающем воздействии и отсутствии задания.
время переходного процесса: t пп =0.045с
б)переходный процесс: при действующих максимальных возмущениях для граничных значений g
при подачи сигнала g =1 . 8 и возмущающем воздействии z=- 9
Рис. 7 Переходная характеристика САУ при максимальном возмущающем и минимальном задающем воздействиях
время переходного процесса: t пп =0.045с
время переходного процесса: t пп =0.102с,
переходный процесс: при действующих максимальных возмущениях для граничных значений g при подачи сигнала g = 8 , и возмущающем воздействии z=- 9
Рис. 8 Переходная характеристика САУ при максимальном возмущающем и максимальном задающем воздействиях
время переходного процесса: t пп =0.045с
время переходного процесса: t пп =0.14с
Проверка на устойчивость замкнутой САУ производится с помощью алгебраического критерия Гурвица:
По Гурвицу: передаточная функция замкнутой системы в динамическом режиме имеет вид:
Характеристическое уравнение имеет вид:
7 Синтез корректирующего устройства, обеспечивающего настройку исходной системы на симметричный оптимум
Синтез корректирующего устройства проводится для обеспечения оптимальных показателей качества регулирования САУ путем настройки ее на симметричный оптимум.
Передаточная функция разомкнутой системы:
Коэффициент демпфирования второго звена
По средствам пакета Mathсad найдем корни характеристического уравнения:
Желаемая передаточная функция разомкнутой системы, настроенной на симметричный оптимум, имеет вид:
где наименьшая постоянная времени нескорректированной системы.
Обозначив как передаточную функцию корректирующего устройства (регулятора), можно отыскать:
Рис. 9. Структурная схема скорректированной разомкнутой САУ
Рис.10. Модель скорректированной САУ в Matlab
a) минимальное значение управляющего (g=1.8) и отсутствие возмущающего (z=0) воздействий: g =1.8
Рис.11. Переходная характеристика скорректированной САУ при минимальном задающем и отсутствии возмущающего воздействия (g=1.8 z=0)
б) максимальное значение управляющего (g=8) и отсутствие возмущающего (z=0) воздействий: g =8
Рис.12. Переходная характеристика скорректированной САУ при максимальнм задающим и отсутствии возмущающего воздействия (g=8 z=0)
в) минимальное значение управляющего (g=1.8) и максимальное возмущающее (z=9) воздействий g=8
Рис.13. Переходная характеристика скорректированной САУ при минимальном задающим и максимальным возмущающим воздействии (g=1.8 z=-9)
г) максимальное значение управляющего (g=8) и максимальное возмущающее (z=9) воздействий g=8
Рис.14. Переходная характеристика скорректированной САУ при максимальном задающим и максимальным возмущающим воздействии (g=8 z=-9)
Рис.15. АФЧХ разомкнутой скорректированной САУ
Как видно из рисунка характеристика не охватывает точку [-1:0]. Из этого следует что разомкнутая, а следовательно соответственно, замкнутая САУ устойчива (по Найквисту).
Рис.16. ЛАЧХ и ЛФЧХ разомкнутой скорректированной САУ
Запас устойчивости по амплитуде определяется величиной допустимого подъема ЛАЧХ, при котором система окажется на грани устойчивости. Из рисунка видно что запас по амплитуде бесконечен т.к. ЛФЧХ не достигает критической фазы .
Запас устойчивости по фазе определяется величиной избытка фазы, на который должен вырасти запаздывание САУ при частоте среза, чтобы САУ оказалась на границе устойчивости:
Объект управления содержит в себе звено второго порядка, которое на практике реализовать достаточно трудно. Следовательно, адекватно было бы упростить объект управления, понизив его порядок. Передаточная функция ОУ имеет вид:
- три инерционные постоянные времени:
Так как процесс определяет инерционная составляющая равна Т и2 = 1.852, то можно пренебречь форсажом 0.2 и малыми инерционными составляющими Т и1 = 0.023, Т и3 = 0.01. т.к. они лежат справа от рабочей полосы частот, получим ОУ вида
где наименьшая постоянная времени нескорректированной системы ()
Рис.17. Схема САУ с упрощенным ОУ упрощенным регулятором
Рис.18. ЛАЧХ и ЛФЧХ разомкнутой системы с упрощенным ОУ упрощенным регулятором
Запас устойчивости по амплитуде определяется величиной допустимого подъема ЛАЧХ, при котором система окажется на грани устойчивости. Из рисунка видно что запас по амплитуде бесконечен т.к. ЛФЧХ не достигает критической фазы .
Запас устойчивости по фазе определяется величиной избытка фазы, на который должен вырасти запаздывание САУ при частоте среза, чтобы САУ оказалась на границе устойчивости:
Рис.19. Переходная характеристика скорректированной САУ с упрощенным ОУ при минимальном задающем и отсутствии возмущающего воздействия (g=1.8 z=0)
Рис.10. Модель скорректированной САУ в Matlab
Рис.20. ЛАЧХ и ЛФЧХ разомкнутой скорректированной САУ
Рис.21. Переходная характеристика скорректированной САУ при минимальном задающем и отсутствии возмущающего воздействия (g=1.8 z=0)
В рамках курсовой работы был проведен синтез САУ с заданным качеством. Был рассчитан коэффициент передачи исходной САУ с заданной статической ошибкой и с учетом влияния задающего и возмущающего воздействий. Были рассчитаны и построены статические внешние характеристики замкнутой САУ.
По характеристическому уравнению предварительно было определено, что исходная САУ устойчива, а график переходной характеристики представляет собой сходящиеся колебания. Для условно разомкнутой САУ были построены логарифмические характеристики (ЛАЧХ и ЛФЧХ). Так как САУ, по предварительной оценке, неустойчива, то нельзя говорить о параметрах запаса САУ по фазе и амплитуде.
По критерию Гурвица, после составления матрицы третьего порядка, было определено, что САУ устойчива. Проверку правильности решения матрицы третьего порядка провели на основе моделирования в пакете Mathlab критерия Найквиста. Был проведен синтез корректирующего устройства, обеспечивающего устойчивость исходной САУ и ее настройка на симетричный оптимум.
Были смоделированы, в пакете Mathlab, переходные процессы скорректированной САУ и определены время переходных процессов и величина перерегулирования.
На основе ЛАЧХ и ЛФЧХ скорректированной САУ был определен запас по фазе и амплитуде.
1. Теория автоматического управления: Учеб. для вузов. - Ч. 1. Теория линейных систем автоматического управления / Под ред. А. А. Воронова. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Высш. шк., 1986.
2. Иванов Е. А., Сильченкова В. В. Исследование качества и синтез линейных систем автоматического управления: Учеб. пособие по курсу «Теория автоматического управления». - М.: МИЭТ, 1982.
3. Иванов Е. А., Сильченкова В. В. Линейные системы автоматического управления: Учеб. пособие. - М.: МИЭТ, 1980.
Расчет коэффициента усиления системы автоматического управления (САУ). Определение передаточной функции исходной САУ, проверка на устойчивость и моделирование переходных характеристик. Построение частотных характеристик эквивалентной разомкнутой САУ. курсовая работа [1,0 M], добавлен 16.04.2014
Структурная схема исходной системы автоматического управления и ее параметры. Асимптотическая ЛАЧХ нескорректированной САУ с дополнительным коэффициентом усиления в разомкнутом состоянии. Моделирование частотных характеристик нескорректированной системы. контрольная работа [1,2 M], добавлен 03.05.2017
Исследование линейной системы автоматического управления: определение передаточной функции, построение частотных характеристик, произведение проверки на устойчивость по критерию Гурвица, моделирование переходных процессов, расчет параметров качества. курсовая работа [538,7 K], добавлен 18.04.2010
Рассмотрение принципиальной схемы ARC-цепи. Расчет нулей и полюсов коэффициента передачи по напряжению, построение графиков его амплитудно-частотной и фазово-частотной характеристик. Определение частотных и переходных характеристик выходного напряжения. курсовая работа [310,2 K], добавлен 18.12.2011
Нахождение аналитических выражений для частотных характеристик линейных систем автоматического управления. Построение при помощи компьютерной программы частотных характеристик задания. Использование заданных вариантов параметров динамических звеньев. курсовая работа [161,1 K], добавлен 05.04.2015
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
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
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



Системы автоматического управления курсовая работа. Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника.
Курсовая работа: Плотинная схема выработки электрической энергии с приплотинной малой ГЭС на р. Турья мощностью 50 кВт
Сочинение Веселая Встреча 5 Класс
Реферат: Применение УВМ при автоматизации сортовых прокатов
Сочинение На Тему Сюрприз На Английском
Курсовая работа по теме Социально-экономические аспекты организации высокоэффективной системы пассажирских перевозок на внутреннем водном транспорте
Контрольная Работа На Тему Понятие, Отличительные Признаки И Структура Норм Права
Одноатомные предельные спирты (алканолы)
Реферат: Анализ нормативно-правового обеспечения и выявление недостатков, препятствующих успешному развитию малого предпринимательству в РФ. Скачать бесплатно и без регистрации
Курсовая работа: Организация и е деловая среда
Сочинение Рассуждение На Тему Берегите Семью
Реферат: Tartuffe Essay Research Paper Molieres neoclassic comedy
Курсовые Работы На Заказ Минск Цена
Практическое задание по теме Швейные машины челночного стежка класса 1022М и 97
Логика Исследования Реферат
Курсовая Финансовый Анализ Деятельности
Дипломная Работа На Тему Прием И Проверка Первоначальной Информации О Преступлениях (Организационные И Процессуальные Аспекты)
Реферат: Capitol Punishment Essay Research Paper We must
Реферат Этика Ведения Деловых Переговоров
Шрифт Отчета По Практике
Как Оформлять Ссылки В Эссе
Принципы ведения бухгалтерского учета - Бухгалтерский учет и аудит реферат
Ораторське мистецтво - Иностранные языки и языкознание контрольная работа
Распорядительные документы - Бухгалтерский учет и аудит реферат