Xreferat.com » Рефераты по промышленности и производству » Расчет линейной непрерывной двухконтурной САУ по заданным требованиям к качеству ее работы

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

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

Тип ЛАЧХ: Расчет линейной непрерывной двухконтурной САУ по заданным требованиям к качеству ее работы; Расчет линейной непрерывной двухконтурной САУ по заданным требованиям к качеству ее работы; Расчет линейной непрерывной двухконтурной САУ по заданным требованиям к качеству ее работы; Расчет линейной непрерывной двухконтурной САУ по заданным требованиям к качеству ее работы; Расчет линейной непрерывной двухконтурной САУ по заданным требованиям к качеству ее работы; Расчет линейной непрерывной двухконтурной САУ по заданным требованиям к качеству ее работы; Расчет линейной непрерывной двухконтурной САУ по заданным требованиям к качеству ее работы.


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


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 Расчет линейной непрерывной двухконтурной САУ по заданным требованиям к качеству ее работы. С увеличением Расчет линейной непрерывной двухконтурной САУ по заданным требованиям к качеству ее работы уменьшается запас устойчивости системы и, следовательно, ухудшается переходной процесс. Возможно и то, что система станет раньше неустойчивой, чем удается получить требуемой коэффициент усиления Расчет линейной непрерывной двухконтурной САУ по заданным требованиям к качеству ее работы. Для того чтобы при увеличении Расчет линейной непрерывной двухконтурной САУ по заданным требованиям к качеству ее работы 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 Расчет линейной непрерывной двухконтурной САУ по заданным требованиям к качеству ее работы 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.


АНАЛИЗ ИСХОДНОЙ САУ


Описание структурной схемы САУ электропривода постоянного тока


Структурная схема системы автоматического регулирования приведена на рис. 1.1.


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

Рисунок 1.1 — Структурная схема САУ электропривода постоянного тока


Здесь:

Расчет линейной непрерывной двухконтурной САУ по заданным требованиям к качеству ее работы — передаточная функция измерительного устройства (ИУ);

Расчет линейной непрерывной двухконтурной САУ по заданным требованиям к качеству ее работы — передаточная функция фазочувствительного выпрямителя (ФЧВ);

Расчет линейной непрерывной двухконтурной САУ по заданным требованиям к качеству ее работы — передаточная функция предварительного усилителя (ПУ);

Расчет линейной непрерывной двухконтурной САУ по заданным требованиям к качеству ее работы — передаточная функция электромашинного усилителя (ЭМУ);

Расчет линейной непрерывной двухконтурной САУ по заданным требованиям к качеству ее работы — передаточная функция двигателя постоянного тока;

Расчет линейной непрерывной двухконтурной САУ по заданным требованиям к качеству ее работы — передаточная функция редуктора.

Измерительное устройство предназначено для измерения (сравнения) входных сигналов Расчет линейной непрерывной двухконтурной САУ по заданным требованиям к качеству ее работы и Расчет линейной непрерывной двухконтурной САУ по заданным требованиям к качеству ее работы и выдачи сигнала рассогласования Расчет линейной непрерывной двухконтурной САУ по заданным требованиям к качеству ее работы, 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.


Расчет коэффициента усиления САУ и определение коэффициента передачи предварительного усилителя


Определим общий коэффициент усиления системы:


Расчет линейной непрерывной двухконтурной САУ по заданным требованиям к качеству ее работы, (1.1)


где Расчет линейной непрерывной двухконтурной САУ по заданным требованиям к качеству ее работы — максимальное значение скорости задающего воздействия;

Расчет линейной непрерывной двухконтурной САУ по заданным требованиям к качеству ее работы — составляющая ошибки по скорости.

С другой стороны:


Расчет линейной непрерывной двухконтурной САУ по заданным требованиям к качеству ее работы. (1.2)


Принимая Расчет линейной непрерывной двухконтурной САУ по заданным требованиям к качеству ее работы, можно вычислить Расчет линейной непрерывной двухконтурной САУ по заданным требованиям к качеству ее работы:

Расчет линейной непрерывной двухконтурной САУ по заданным требованиям к качеству ее работы. (1.3)


Анализ устойчивости


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


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

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:


Расчет линейной непрерывной двухконтурной САУ по заданным требованиям к качеству ее работы, (1.4)


где Расчет линейной непрерывной двухконтурной САУ по заданным требованиям к качеству ее работы — передаточная функция разомкнутой САУ.

Подставляя данные, получим:


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


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

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


Расчет линейной непрерывной двухконтурной САУ по заданным требованиям к качеству ее работы, (1.5)


где Расчет линейной непрерывной двухконтурной САУ по заданным требованиям к качеству ее работы — передаточная функция замкнутой САУ;

Расчет линейной непрерывной двухконтурной САУ по заданным требованиям к качеству ее работы — передаточная функция обратной связи. В данном случае Расчет линейной непрерывной двухконтурной САУ по заданным требованиям к качеству ее работы.

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


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


Получили характеристический полином 4-го порядка.

Для определения устойчивости системы запишем определитель Гурвица:


Расчет линейной непрерывной двухконтурной САУ по заданным требованиям к качеству ее работы, (1.6)


где Расчет линейной непрерывной двухконтурной САУ по заданным требованиям к качеству ее работы — коэффициенты знаменателя соответственно.

Подставляя числа, получим:


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


Для устойчивости системы необходимо, чтобы, Расчет линейной непрерывной двухконтурной САУ по заданным требованиям к качеству ее работы, Расчет линейной непрерывной двухконтурной САУ по заданным требованиям к качеству ее работы, Расчет линейной непрерывной двухконтурной САУ по заданным требованиям к качеству ее работы, Расчет линейной непрерывной двухконтурной САУ по заданным требованиям к качеству ее работы, Расчет линейной непрерывной двухконтурной САУ по заданным требованиям к качеству ее работы. Проверяем:


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

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

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

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


Так как Расчет линейной непрерывной двухконтурной САУ по заданным требованиям к качеству ее работы, то система неустойчива, а это значит, что необходимо проектировать корректирующие устройства.


ДИНАМИЧЕСКИЙ СИНТЕЗ САУ ПО ЗАДАННЫМ ТРЕБОВАНИЯМ К КАЧЕСТВУ ЕЕ РАБОТЫ


Определение желаемой передаточной функции


В соответствии с вариантом задания принимаем желаемую ЛАЧХ типа Расчет линейной непрерывной двухконтурной САУ по заданным требованиям к качеству ее работы. Ее передаточная функция будет иметь вид:


Расчет линейной непрерывной двухконтурной САУ по заданным требованиям к качеству ее работы, (2.1)


где Расчет линейной непрерывной двухконтурной САУ по заданным требованиям к качеству ее работы — передаточная функция желаемой системы;

Расчет линейной непрерывной двухконтурной САУ по заданным требованиям к качеству ее работы — коэффициент усиления системы;

Расчет линейной непрерывной двухконтурной САУ по заданным требованиям к качеству ее работы, Расчет линейной непрерывной двухконтурной САУ по заданным требованиям к качеству ее работы, Расчет линейной непрерывной двухконтурной САУ по заданным требованиям к качеству ее работы — постоянные времени САУ.

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


Расчет линейной непрерывной двухконтурной САУ по заданным требованиям к качеству ее работы, (2.2)


где 7 — соответствует запасу устойчивости по фазе Расчет линейной непрерывной двухконтурной САУ по заданным требованиям к качеству ее работы, 9 — Расчет линейной непрерывной двухконтурной САУ по заданным требованиям к качеству ее работы;

Расчет линейной непрерывной двухконтурной САУ по заданным требованиям к качеству ее работы — частота среза желаемой ЛАЧХ.

Запас устойчивости по фазе определим, исходя из перерегулирования:


Расчет линейной непрерывной двухконтурной САУ по заданным требованиям к качеству ее работы. (2.3)


Подставляя сюда Расчет линейной непрерывной двухконтурной САУ по заданным требованиям к качеству ее работы (по условию), получаем, что Расчет линейной непрерывной двухконтурной САУ по заданным требованиям к качеству ее работы.

Необходимый коэффициент в формуле (2.2) определим методом интерполяции:

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

Расчет линейной непрерывной двухконтурной САУ по заданным требованиям к качеству ее работы Расчет линейной непрерывной двухконтурной САУ по заданным требованиям к качеству ее работы; Расчет линейной непрерывной двухконтурной САУ по заданным требованиям к качеству ее работы Расчет линейной непрерывной двухконтурной САУ по заданным требованиям к качеству ее работы.


В соответствии с заданием Расчет линейной непрерывной двухконтурной САУ по заданным требованиям к качеству ее работы. Подставляя полученные значения в формулу (2.2), получаем Расчет линейной непрерывной двухконтурной САУ по заданным требованиям к качеству ее работы:


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


Для вычисления постоянных времени Расчет линейной непрерывной двухконтурной САУ по заданным требованиям к качеству
    <div class=

Если Вам нужна помощь с академической работой (курсовая, контрольная, диплом, реферат и т.д.), обратитесь к нашим специалистам. Более 90000 специалистов готовы Вам помочь.
Бесплатные корректировки и доработки. Бесплатная оценка стоимости работы.
Подробнее

Поможем написать работу на аналогичную тему

Получить выполненную работу или консультацию специалиста по вашему учебному проекту
Нужна помощь в написании работы?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Пишем статьи РИНЦ, ВАК, Scopus. Помогаем в публикации. Правки вносим бесплатно.

Похожие рефераты: