Расчет линейной непрерывной двухконтурной САУ по заданным требованиям к качеству ее работы (124189)

Посмотреть архив целиком

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ

ДОНБАССКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ МАШИНОСТРОИТЕЛЬНАЯ АКАДЕМИЯ

Кафедра "Автоматизация производственных процессов"









РАСЧЕТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к курсовой работе по дисциплине

"Теория автоматического управления"


Выполнил:

ст. гр. АПП 97-2

И. А. Шкуднов

Проверил:

Доцент Е. В. Пищулина







Краматорск 2000



МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ

ДОНБАССКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ МАШИНОСТРОИТЕЛЬНАЯ АКАДЕМИЯ

Кафедра "Автоматизация производственных процессов"






ЗАДАНИЕ

к курсовой работе по ТАУ

студента группы АПП 97-2 Шкуднова Игоря.

Тема: Расчет линейной непрерывной двухконтурной САУ по заданным требованиям к качеству ее работы


Исходные данные: ; ; ; ; ; ; .

Тип ЛАЧХ: ; ; ; ; ; ; .



СОДЕРЖАНИЕ


ВВЕДЕНИЕ

1. АНАЛИЗ ИСХОДНОЙ САУ

1.1 Описание структурной схемы САУ электропривода постоянного тока

1.2 Расчет коэффициента усиления САУ и определение коэффициента передачи предварительного усилителя

1.3 Анализ устойчивости

2. ДИНАМИЧЕСКИЙ СИНТЕЗ САУ ПО ЗАДАННЫМ ТРЕБОВАНИЯМ К КАЧЕСТВУ ЕЕ РАБОТЫ

2.1 Определение желаемой передаточной функции

2.2 Расчет последовательного корректирующего устройства

2.2.1 Определение передаточной функции последовательного корректирующего устройства

2.2.2 Реализация последовательного корректирующего устройства

2.2.3 Оценка качества скорректированной САУ

2.3 Расчет параллельного корректирующего устройства

2.3.1 Определение передаточной функции параллельного корректирующего устройства

2.3.2 Реализация параллельного корректирующего устройства

2.3.3 Оценка качества скорректированной САУ

3. СИНТЕЗ САУ ВО ВРЕМЕННОЙ ОБЛАСТИ

3.1 Описание структурной схемы САУ в пространстве состояний

3.2 Проектирование САУ с использованием обратных связей

3.2.1 Определение коэффициентов обратных связей и коэффициента регулятора

3.2.2 Оценка качества скорректированной САУ

3.3 Определение индекса наблюдаемости САУ

3.4 Проектирование САУ с заданными свойствами с использованием наблюдателя Люенбергера

3.4.1 Построение структурной схемы САУ с наблюдателем Люенбергера

3.4.2 Оценка качества скорректированной САУ

ВЫВОДЫ

ПЕРЕЧЕНЬ ССЫЛОК


  1. ВВЕДЕНИЕ


В САУ, состоящих только из функционально-необходимых элементов, хотя и уменьшаются ошибки по сравнению с системами, в которых отсутствуют автоматические управляющие устройства (регуляторы), обычно не удается получить требуемых показателей качества. В замкнутых системах это объясняется тем, что условия для достижения высокой точности в установившемся и переходном режимах имеют противоречивый характер. Действительно для уменьшения ошибки в установившемся режиме необходимо повышать коэффициент усиления системы в разомкнутом состоянии . С увеличением уменьшается запас устойчивости системы и, следовательно, ухудшается переходной процесс. Возможно и то, что система станет раньше неустойчивой, чем удается получить требуемой коэффициент усиления . Для того чтобы при увеличении сохранить устойчивость и улучшить показатели качества переходного процесса, необходимо соответствующим образом изменить частотные характеристики системы - осуществить коррекцию системы.

Под коррекцией САУ понимается изменение их динамических свойств с целью обеспечения требуемого запаса устойчивости, повышения динамической точности и показателей качества переходного процесса. Для коррекции в систему включают корректирующие устройства. Ухудшение переходного процесса и потеря устойчивости при увеличении связаны с запаздыванием в системе колебаний по фазе. Следовательно, необходимо частично скомпенсировать запаздывание в некоторой полосе частот. Опережение по фазе может быть допустимо в результате сложения напряжения сигнала рассогласования с производной от него. Такое сложение осуществляется с помощью дифференцирующего фазопередающего устройства. Необходимое функциональное преобразование сигнала рассогласования системы может быть допустимо с помощью корректирующих устройств, включаемых в главный контур управления последовательно элементам системы или в цепи местных обратных связей.

Задача курсовой работы заключается в том, чтобы проанализировать данную САУ на устойчивость и качественность работы. Если система не удовлетворяет требованиям устойчивости и качества, то необходимо обеспечить удовлетворение этих требований путем введения в САУ корректирующего звена.


  1. АНАЛИЗ ИСХОДНОЙ САУ

    1. Описание структурной схемы САУ электропривода постоянного тока


Структурная схема системы автоматического регулирования приведена на рис. 1.1.



Рисунок 1.1 — Структурная схема САУ электропривода постоянного тока


Здесь:

  • передаточная функция измерительного устройства (ИУ);

  • передаточная функция фазочувствительного выпрямителя (ФЧВ);

  • передаточная функция предварительного усилителя (ПУ);

  • передаточная функция электромашинного усилителя (ЭМУ);

  • передаточная функция двигателя постоянного тока;

  • передаточная функция редуктора.

Измерительное устройство предназначено для измерения (сравнения) входных сигналов и и выдачи сигнала рассогласования , обработанного соответствующим образом.

Фазочувствительный выпрямитель предназначается для выпрямления переменного напряжения.

Предварительный усилитель обеспечивает заданную точность САУ. Он представляет собой каскадный усилитель с фиксированным коэффициентом усиления.

Электромашинный усилитель регулирует напряжение питания двигателя и представляет собой генератор постоянного тока с несколькими обмотками возбуждения с фиксированной частотой вращения ротора от приводного двигателя.


    1. Расчет коэффициента усиления САУ и определение коэффициента передачи предварительного усилителя


Определим общий коэффициент усиления системы:


, (1.1)


где — максимальное значение скорости задающего воздействия;

составляющая ошибки по скорости.

С другой стороны:


. (1.2)


Принимая , можно вычислить :


. (1.3)


    1. Анализ устойчивости


Согласно полученным данным, структурная схема электропривода будет иметь вид (см. рис. 1.2).


Рисунок 1.2 — Структурная схема исходной САУ


Проанализируем устойчивость САУ, используя критерий Рауса-Гурвица, суть и основные положения которого описаны в источнике [2]. Для анализа по этому критерию необходимо получить характеристический полином. Для получения характеристического полинома найдем передаточную функцию системы:


, (1.4)


где — передаточная функция разомкнутой САУ.

Подставляя данные, получим:


.



Так как один из корней знаменателя нулевой, то система находится на границе устойчивости.

Теперь получим выражение для замкнутой САУ с единичной отрицательной обратной связью:


, (1.5)


где — передаточная функция замкнутой САУ;

передаточная функция обратной связи. В данном случае .

Подставив в формулу (1.5) рассчитанные ранее числовые значения, получим:


.


Получили характеристический полином 4-го порядка.

Для определения устойчивости системы запишем определитель Гурвица:


, (1.6)


где — коэффициенты знаменателя соответственно.

Подставляя числа, получим:



.


Для устойчивости системы необходимо, чтобы, , , , , . Проверяем:


.

.

.

.


Так как , то система неустойчива, а это значит, что необходимо проектировать корректирующие устройства.


  1. ДИНАМИЧЕСКИЙ СИНТЕЗ САУ ПО ЗАДАННЫМ ТРЕБОВАНИЯМ К КАЧЕСТВУ ЕЕ РАБОТЫ

    1. Определение желаемой передаточной функции


В соответствии с вариантом задания принимаем желаемую ЛАЧХ типа . Ее передаточная функция будет иметь вид:


, (2.1)


где — передаточная функция желаемой системы;

коэффициент усиления системы;

, , — постоянные времени САУ.

Определим частоту среза, исходя из ее связи со временем регулирования:


, (2.2)


где 7 — соответствует запасу устойчивости по фазе , 9 — ;

частота среза желаемой ЛАЧХ.

Запас устойчивости по фазе определим, исходя из перерегулирования:


. (2.3)


Подставляя сюда (по условию), получаем, что .

Необходимый коэффициент в формуле (2.2) определим методом интерполяции:


; ; ; ;

; .


В соответствии с заданием . Подставляя полученные значения в формулу (2.2), получаем :


.


Для вычисления постоянных времени , , , вычислим сопрягающие частоты , , , исходя из соотношения:


, (2.4)


где — наклон второй асимптоты ЛАЧХ. В соответствии с заданием принимаем ;

коэффициент, определяемый из соотношения:


, (2.5)


где — запас устойчивости по фазе, выраженный в радианах.

Вычисляем:


, .


Откуда:



,

.


Для ЛАЧХ типа справедливо следующее соотношение:


Случайные файлы

Файл
122418.doc
100496.rtf
124099.rtf
70607-1.rtf
16630-1.rtf




Чтобы не видеть здесь видео-рекламу достаточно стать зарегистрированным пользователем.
Чтобы не видеть никакую рекламу на сайте, нужно стать VIP-пользователем.
Это можно сделать совершенно бесплатно. Читайте подробности тут.