Автоматическое управление

Автор работы: Пользователь скрыл имя, 21 Января 2012 в 11:06, курсовая работа

Краткое описание

Механизация — замена ручных средств труда машинами и механизмами. С их помощью человек может поднимать и перемещать тяжелые грузы, резать, ковать и штамповать металл при изготовлении деталей, добывать руду и топливо из недр земли. Но управление этими механизмами осуществляется человеком: он должен постоянно контролировать ход производственного процесса, анализировать его, принимать решения и воздействовать на этот процесс. Например, рабочий при обработке детали на станке должен измерять размеры детали, определять ее качество, т. е. получать информацию путем измерений. В зависимости от результатов измерений рабочий изменяет скорость резания, величину подачи инструмента, т. е. принимает и исполняет решение. Таким образом, при механизации требуется постоянное участие человека во всем ходе производственного процесса.

Содержание работы

Введение 3
1. Составление функциональной схемы 5
2. Описание работы функциональной схемы 7
3. Составление структурной схемы замкнутой и разомкнутой системы
регулирования 10
4. Определение передаточной функции замкнутой и
разомкнутой системы регулирования 11
5. Характеристическое уравнение разомкнутой системы 14
6. Определение устойчивости разомкнутой системы управления 15
7. Определение устойчивости замкнутой системы управления 17
8. Определение запаса устойчивости по КЧХ разомкнутой системы 19
9. Определение запаса устойчивости по ЛАЧХ и ЛФЧХ
разомкнутой системы 20
10. Построение переходного процесса 22
11. Определение показателей качества процесса регулирования 27
12. Выбор корректирующего устройства 29

Скачать целиком (92.93 Кб) Сколько стоит заказать работу?
Содержимое работы - 1 файл

курсовик.doc

— 344.00 Кб (Скачать файл)

       Частота, при которой ЛАЧХ пересекают ось  абсцисс, называется частотой среза и обозначается .

      Если  при частоте  ЛФЧХ , то абсолютная величина отрицательной амплитуды ЛАЧХ при этой частоте определяет величину х=2,5, по которой можно найти запас устойчивости по модулю с:

        

      Запас устойчивости по фазе равен значению ЛФЧХ на частоте среза

.

       Таблица 3.

w (j) lg(w)
0,00001 -0,286854662 -5
0,0001 -2,866186748 -4
0,001 -26,60286639 -3
0,01 -79,06821554 -2
0,1 -92,63163808 -1
0,5 -108,1884203 -0,30103
1 -124,2827955 0
5,619 -182,0896013 0,749659
10 -201,4899752 1
30 -237,7617461 1,477121
100 -259,5816906 2
400 -267,3750385 2,60206
1000 -268,9495513 3

 

10. ПОСТРОЕНИЕ ПЕРЕХОДНОГО ПРОЦЕССА 

      Наиболее  удобным приемом для построения кривых переходного процесса является применение типовых частотных характеристик, при помощи которых аппроксимируются различные вещественные частотные характеристики (ВЧХ), которые являются зависимостью вещественной части КЧХ от частоты.14

 

      В качестве типовых характеристик  выбраны характеристики, состоящие  из горизонтального и наклонного отрезков прямых. Это так называемые трапециевидные характеристики. ВЧХ можно заменить приближенно несколькими характеристиками и построить для каждой из них свой переходный процесс.

       Таблица 4.

w U(w)
0 14283,67376
1,5 16831,10916
2,5 21795,9167
3 26855,66288
3,5 36517,18818
4 60563,48604
4,2 82776,43935
4,4 123226,3948
4,5 143874,3068
4,62 95898,28331
4,65 61272,33023
4,7 345,4299945
5 -67504,159
5,7 -28472,80117
6 -21995,70927
6,5 -15582,93517
7 -11808,08933
9 -5371,5006
12 -2446,352649
20 -611,6739386
30 -187,1666237
 

       А затем графически их сложив, получить кривую переходного процесса всей  системы.

       Приняв  трапецеидальную форму ВЧХ за типовую и составив таблицы ординат кривых переходного процесса для единичных трапеций с различными наклонами четвертой стороны, с помощью таблицы и пересчетов можно построить переходные процессы для каждой составляющей ВЧХ и, просуммировав их ординаты, получить кривую переходною процесса замкнутой системы.

       Любая трапецеидальная ВЧХ характеризуется  высотой  , интервалом пропускания частот  , интервалом равномерного пропускания частот и коэффициентом наклона .

       Значения ординат переходных процессов, вычисленные для различных и , называются h-функциями.

      Характеристику  заменяем трапецеидальными характеристиками, которые характеризуются следующими параметрами: 

 
 
 

       По  таблице h-функций15 находим значения ординат переходных функций единичных трапецеидальных ВЧХ при Н=0,9, Н=0,78, H=0,71, H=0, H=0,3

      Построим  кривые x1(t), x2(t), x3(t),x4(t),x5(t) переходных процессов для составляющих трапецеидальных характеристик и сложением их ординат графически найдем кривую переходного процесса системы

      x(t)=x1(t)+х2(t)+х3(t)+x4(t)+х5(t). 
 
 

 

 
 

       Таблица 5.

  x1(t) x2(t) x3(t) x4(t) x5(t)
t h(H=0) h(H=0,3) h(H)=0,7 h(H)=0,8 h(H)=0,9 t1 x1 t2 x2 t3 x3 t4 x4 t5 x5
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
1 0,31 0,401 0,519 0,547 0,575 0,2 121542,35 0,222 -58724,28 0,143 -28906,22 0,286 -11320,27 0,043 -4735,008
2 0,572 0,732 0,919 0,956 0,974 0,4 205882,17 0,444 -102633,3 0,286 -51184,62 0,571 -20887,72 0,087 -8643,456
3 0,755 0,958 1,13 1,154 1,164 0,6 246043,99 0,667 -123890 0,429 -62936,48 0,857 -27570,34 0,13 -11312,06
4 0,858 1,06 1,163 1,156 1,141 0,8 241182,3 0,889 -124104,7 0,571 -64774,45 1,143 -31331,59 0,174 -12516,48
5 0,896 1,087 1,084 1,033 1,019 1 215394,18 1,111 -110899,8 0,714 -60374,46 1,429 -32719,23 0,217 -12835,3
6 0,903 1,065 0,984 0,949 0,922 1,2 194890,52 1,333 -101881,8 0,857 -54804,86 1,714 -32974,85 0,261 -12575,52
7 0,904 1,037 0,927 0,911 0,909 1,4 192142,6 1,556 -97802,23 1 -51630,19 2 -33011,37 0,304 -12244,9
8 0,91 1,021 0,932 0,944 0,97 1,6 205036,66 1,778 -101345 1,143 -51908,67 2,286 -33230,47 0,348 -12055,97
9 0,924 1,018 0,976 1,006 1,039 1,8 219621,74 2 -108001,1 1,286 -54359,3 2,571 -33741,71 0,391 -12020,54
10 0,939 1,019 1,02 1,046 1,063 2 224694,81 2,222 -112295,4 1,429 -56809,92 2,857 -34289,46 0,435 -12032,35
14 0,952 0,988 0,987 0,965 0,965 2,8 203979,77 3,111 -103599,5 2 -54971,95 4 -34764,18 0,609 -11666,3
15 0,956 0,988 0,983 0,978 1,001 3 211589,38 3,333 -104995,1 2,143 -54749,17 4,286 -34910,25 0,652 -11666,3
17 0,965 0,944 0,999 1,02 1,032 3,4 218142,1 3,778 -109504,1 2,429 -55640,3 4,857 -35238,91 0,739 -11146,75
20 0,967 0,995 1,003 0,991 0,972 4 205459,42 4,444 -106390,8 2,857 -55863,09 5,714 -35311,94 0,87 -11748,96
22 0,971 0,993 0,997 0,991 1,012 4,4 213914,54 4,889 -106390,8 3,143 -55528,91 6,286 -35458,01 0,957 -11725,34
24 0,975 0,996 0,999 1,008 1,015 4,8 214548,67 5,333 -108215,9 3,429 -55640,3 6,857 -35604,08 1,043 -11760,77

 

11. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА

ПРОЦЕССА  РЕГУЛИРОВАНИЯ 

       К автоматическим системам регулирования предъявляются требования не только относительно ее устойчивости. Для работоспособности системы не менее необходимо, чтобы процесс автоматического регулирования осуществлялся при обеспечении определенных качественных показателей. Требования к качеству процесса регулирования в каждом случае могут быть самыми разнообразными, однако из всех качественных показателей можно выделить несколько наиболее существенных, которые с достаточной полнотой определяют качество почти всех АСР.

       Качество  процесса регулирования системы, как  правило, оценивают по ее переходной функции. Основными показателями качества являются время регулирования, перерегулирование, установившаяся ошибка и колебательность. Кроме того, следует отметить, что в конкретных условиях к качеству регулирования могут предъявляться и другие требования, например максимальная скорость изменения регулируемой величины, основная частота ее колебаний.

       Рассмотрим  основные показатели качества регулирования.

       Время   регулирования.  Временем регулирования tр называют время, в течение которого начиная с момента приложения воздействия на систему отклонение регулируемой величины отличается от ее установившегося значения.

       Таким, образом, время регулирования определяет длительность (быстродействие) переходного процесса:

tр=5,1сек.

       Перерегулирование. Перерегулированием называют максимальное отклонение регулируемой величины от установившегося значения, выраженное в процентах от ho. Абсолютная величина определяется из кривой переходного процесса:

=31118-14374=16744

       Соответственно  перерегулирование

         

       Колебательность. Колебательность системы характеризуется числом колебаний регулируемой величины за время регулирования tр. Колебательность исследуемой системы регулирования n=6.

       Установившаяся  ошибка. Установившаяся ошибка процесса регулирования будет равна  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

12. ВЫБОР КОРРЕКТИРУЮЩЕГО УСТРОЙСТВА 

      Желаемая  логарифмическая характеристика разомкнутой системы строится исходя из требований, предъявляемых к проектируемой системе и основным показателям переходного процесса. В данном случае нужно, чтобы запас устойчивости по фазе составлял и коэффициент усиления системы был сохранен.

      Установлено, что при частоте среза наклон ЛАЧХ должен быть -20 дб/дек. Так как высокочастотная часть амплитудной логарифмической характеристики сравнительно мало влияет на вид переходного процесса, то, для того чтобы не усложнять корректирующее устройство, она выбирается по возможности аналогичной ЛАЧХ исходной (нескорректированной) системы. Обычно ее наклон составляет -60 дб/дек.

      Строится  ЛАЧХ исходной корректируемой системы. По заданным требованиям к качеству переходного процесса в проектируемой системе строится ЛАЧХ желаемой (скорректированной) системы. Между амплитудными и фазовыми характеристиками имеется однозначная связь, по имеющимся ЛАЧХ строим соответствующие логарифмические   фазовые   частотные характеристики и определяем имеющийся запас по фазе и по модулю. Вычитанием ЛАЧХ исходной системы из ЛАЧХ скорректированной  системы получаем ЛАЧХ корректирующего устройства.

       По  полученной ЛАЧХ корректирующего устройства подбирается наиболее простое по техническому исполнению корректирующее устройство. Так как рассматривается электрическая система, то в качестве корректирующего устройства предполагается выбрать пассивный четырехполюсник как элемент, имеющий наиболее простое исполнение. Найденному виду ЛАЧХ корректирующего устройства соответствует дифференцирующий пассивный четырехполюсник, передаточная функция которого имеет вид:

         

       Тогда передаточная функция разомкнутой  скорректированной системы будет иметь вид:

         

       ЛФЧХ  скорректированной системы имеет вид:

Информация о работе Автоматическое управление