Теория автоматического управления

Курсовая работа

В качестве темы для введения курсовой работы выбран вопрос о принципах автоматического управления.

В зависимости от характера информации, получаемой об объекте в процессе его работы, наличия его математического описания, статических характеристик объекта и главное — задачи, поставленной перед системой автоматического управления, принципы автоматического управления существенно различаются.

Если при рассмотрении объектов управления был получен ответ на вопрос: чем управлять, то теперь ставятся вопросы: с какой целью, как, какими средствами управлять объектом? Задачи, поставленные перед системой управления, можно разделить на следующие группы.

1. Стабилизация. В этом случае необходимо с заданной точностью поддерживать постоянными те или иные управляемые величины.

2. Программное управление. При этом закон изменения управляемой величины заранее известен и задается оператором, обслуживающим систему управления.

3. Слежение за некоторой измеряемой величиной, закон изменения которой заранее неизвестен. В этом случае управляемая величина должна с заданной точностью воспроизводить измеряемую величину или некоторую функцию измеряемой величины. Такие системы управления называются следящими.

4. Самонастройка системы на оптимум какого-либо из показателей объекта или системы. Это может быть обеспечение и экстремального значения управляемой величины, и максимального быстродействия системы управления путем подстройки её параметров, и режима работы объекта оптимального в определенном, заданном смысле. Самонастройка может сочетаться со стабилизацией, программным управлением и слежением.

Системы управления разделяются на разомкнутые и замкнутые.

В разомкнутых системах управляющеё воздействие задается без учета действительного значения управляемой величины на основании цели управления, характеристик объекта и известных внешних воздействий. Такое управление называется жестким.

В разомкнутых системах управления отсутствует компенсация влияния некоторой неконтролируемых возмущений; они применяются для стабилизации и программного управления.

В замкнутых системах управляющее воздействие формируется в непосредственной зависимости от управляемой величины.

1. Вывести уравнения. Определить численные значения постоянных времени и коэффициентов усиления при помощи данных таблиц 1-2.

Двигатель постоянного тока .

Проведя минимизацию, получаем уравнения в отклонениях, Передаточная функция генератора без нагрузки, Передаточная функция д

Для дифференцирования регулируемых или управляющих величин в системах автоматического регулирования можно использовать трансформаторы.

7 стр., 3032 слов

Системы автоматического управления (2)

... величины. Управляющее воздействие вырабатывается устройством управления (УУ). Совокупность взаимодействующих управляющего устройства и управляемого объекта образует систему автоматического управления. Система автоматического управления (САУ) поддерживает или улучшает функционирование управляемого объекта. ... строгая теория У. систем, описываемых обыкновенными дифференциальными уравнениями, создана А. ...

При использовании второго закона Кирхгофа уравнения дифференцирующего трансформатора имеют вид:

где M — коэффициент взаимной индуктивности трансформатора, приведенный к первичной обмотке;

L1 , L2 — индуктивности первичной и вторичной обмоток, причем индуктивность вторичной обмотки приведена к первичной обмотке.

R 1 , R 2 — сопротивление первичной и вторичной обмоток.

Уравнения в операторной форме примут вид

, получим

Если считать, что потери в трансформаторе отсутствуют, то получим, Передаточная функция для электромашинного усилителя.

Простейший электромашинный усилитель является генератором постоянного тока с независимым возбуждением, якорь которого вращается приводным электродвигателем постоянного или переменного тока. Входное напряжение присоединяется к обмотке возбуждения, а с его щеток снимается выходное напряжение.

При постоянной скорости вращения якоря генератора, если пренебречь индукционностью якоря, будет справедливо уравнение

, (1)

где ki — коэффициент усиления по току.

Для обмотки возбуждения напишем выражение

, (2)

где Rу — сопротивление цепи обмотки возбуждения, Lу — индуктивность обмотки возбуждения.

Учитывая, что

(3)

решая уравнения (1)-(3), получаем

(4)

где — постоянная времени электромашинного усилителя,

  • коэффициент усиления по напряжению.

Передаточная функция электромашинного усилителя примет вид

2. Построить структурные схемы систем с указанием передаточных функций звеньев

3. Определить передаточную функцию замкнутой системы относительно регулируемой координаты по команде (по напряжению U0 )

4. Определить передаточную функцию для ошибки (отклонения) регулируемой величины от заданного значения (по возмущению) для n 1 = n n 0 по М С

5. Определить коэффициент усиления системы и коэффициент усиления электронного усилителя по заданным условиям точности и установившемся режиме (для систем регулирования — по заданным ошибкам регулирования, для следящих систем — по статической и по скоростной ошибкам)

6. Определение для систем регулирования скорости, какое напряжение нужно установить на потенциометре, чтобы заданная скорость вращения была n=600 об/мин. Сравнить величины изменения скорости вращения n относительно заданного значения n 0 для регулируемого и нерегулируемого двигателя при приложении к его валу момента сопротивления МС = 2000 Нм.

u

v

0

0

0

1,87

11,2

7. Построить на ЭВМ кривую переходного процесса — кривую изменения регулируемой координаты n или U около заданного значения. Определить основные показатели качества процесса регулирования: динамическую ошибку д , быстродействие Т рег .

ошибка

8. Оценить качественно влияние не учтенных в расчете факторов

  • несимметричность характеристики электронного усилителя,
  • изменение нагрузки М С ,
  • изменение коэффициентов усиления усилителей,
  • нагрев сопротивлений.

Сделать общий вывод о работоспособности системы.

Несимметричность характеристик электронного устройства может играть, как положительную, так и отрицательную роль. Если коэффициент усилителя дальше в области положительных сигналов, то в момент прихода положительных сигналов ошибка системы уменьшается. Если не дальше в области отрицательных входных сигналов, то ошибка увеличивается.

Изменение М С влечет за собой изменение установившегося значения , с увеличением нагрузки МС , возрастает и, наоборот, с уменьшением МС , увеличивается.

Нагрев сопротивлений приводит к изменению коэффициента усиления всей системы.

Изменение постоянных времени приводит к изменению вида L НС ().

Например, при сдвиге ср влево, время переходного процесса увеличивается и наоборот.

9. Осуществить переход от структурной схемы системы к нормальной форме и исследовать управляемость и наблюдаемость скорректированной системы. Сделать выводы о применимости частотного метода анализа и синтеза системы

Система z* =A* z1 +B* u называется полностью управляемой, если она, ни каким образом не может быть приведена к виду:

наблюдаемость N=(СТ , АТ СТ , …, (АТ )N -1 СТ ) N0 САУ полностью (управляема) наблюдаема.

Управляемость y=(BТ , АB, …, АN -1 B) y0 САУ полностью управляема.

N=3

Список литературы

[Электронный ресурс]//URL: https://drprom.ru/kursovaya/teoriya-avtomaticheskogo-upravleniya/

1. Васильев Д.В., Чуич В.Г. Системы автоматического регулирования. М., Высшая школа, 1967г.

2. Ахметгалиев Н.Н. и др. Экспериментальные методы исследования систем автоматического регулирования. Казань: КАИ, 1978г.

3. Воронов А.А. Основы теорем автоматического регулирования. 41-М.-А., Энергия, 1985г.

4. Бесекерский В.А. и др. Сборник задач по теории автоматического регулирования. М, Наука, 1965г.