Принцип построения систем автоматического управления
Контрольная работа - Разное
Другие контрольные работы по предмету Разное
МИНОБРНАУКИ РОССИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное
Учреждение высшего профессионального образования
Тульский государственный университет
Политехнический институт
Контрольно-курсовая работа
по дисциплине Управление техническими системами
Тула 2011
Задание 1. Изучение принципа построения систем автоматического управления
. Принцип управления по отклонению.
Принципиальная схема и описание работы системы управления по отклонению.
Рассмотрим его на примере газового регулятора давления. Принципиальная схема приведена на рисунке:
Рис. 1
- клапан; 2 - седло; 3 - шток; 4 - мембрана; 5 - пружина; 6 - регулировочный винт; 7 - коллектор; 8 - полость регулируемого давления
В соответствии с этим принципом система управления наблюдает за объектом, на который воздействуют возмущающие факторы. В результате, в поведении объекта возникают отклонения. Система управления отслеживает наблюдаемые параметры (переменные) и на основе наблюдений создает алгоритм управления.
Функциональная схема и описание способа формирования управляющего воздействия.
Рис. 2
Характерной особенностью принципа управления по отклонению является наличие замкнутого контура управления, образованного прямой связью (вход - выход) и обратной связью (выход - вход). Обратная связь должна быть обязательно отрицательной. При отклонении управляемой величины в одну сторону отклоняющая величина должна быть отклонена в противоположную сторону.
Достоинства и недостатки.
Рассмотренный принцип управления обладает универсальностью, что позволяет применить его для управления при наличии любого числа неизвестных заранее возмущений. 90% систем управления построены по этому принципу. Недостатком данного принципа является трудность в обеспечении устойчивости процесса управления. Устойчивость процесса управления можно обеспечивать, вводя в управляющее воздействие помимо рассогласования производные (они позволяют предсказать ход процесса) от управляемой величины и других воздействий.
. Принцип управления по возмущению.
Принципиальная схема и описание работы системы управления по возмущению.
Этот принцип может быть реализован в системах при наличии 1, максимум 2 возмущений. При этом управляющая часть должна быть предварительно обучена в результате проведения экспериментальных или теоретических исследований. Отмеченное ограничивает применение данного принципа, и мы рассмотрим его на вымышленном примере. В качестве примера будет использован регулятор давления, действующий при единственном возмущении - входном давлении.
Принципиальная схема приведена на рисунке:
Рис. 3
Функциональная схема и описание способа формирования управляющего воздействия.
Рис. 4
Принцип управления по возмущению основывается на том, что система управления наблюдает за возмущающими факторами и, учитывая их, строит алгоритм управления так, чтобы действие этих факторов на систему компенсировалось.
Достоинства и недостатки.
Достоинством этого принципа является отсутствие затруднения в обеспечении устойчивости процессов управления. Существенный недостаток, во многом ограничивающий применение данного принципа, заключается в возможности использования его лишь при одном, максимум 2-х возмущениях, а также необходимости предварительных исследований с целью обучения функционального блока.
Задание 2. Построение статистической характеристики газового регулятора давления и исследование влияния на его выходные (рабочие) характеристики конструктивных параметров
автоматический управление газовый регулятор
1. Принципиальная схема и описание работы газового регулятора давления.
Принципиальная схема приведена на рисунке:
Рис. 5
- клапан; 2 - седло; 3 - шток; 4 - мембрана; 5 - пружина; 6 - регулировочный винт; 7 - коллектор; 8 - полость регулируемого давления
В соответствии с этим принципом система управления наблюдает за объектом (газ в полости цилиндра), на который воздействуют возмущающие факторы. В результате, в поведении объекта возникают отклонения. Система управления отслеживает наблюдаемые параметры (переменные) и на основе наблюдений создает алгоритм управления.
. Построение математической модели газового регулятора давления.
а) Допущения:
Равновесность газа в полости низкого давления.
Допущение об адиабадности процесса взаимодействия газа и стенок цилиндра.
Допущение о рассмотрении газа в полости регулятора как идеального.
Допущение о том, что в реализуемом диапазоне перемещения подвижных частей жесткость пружины и коэффициент трения постоянны.
В результате принятых допущений расчетная схема газового регулятора давления примет вид:
Рис. 6
б) При описании приведенной расчетной схемы используется концептуальный подход, базирующийся на применении основных физических законов в их чистом виде.
в) Закон сохранения энергии.
Закон сохранения массы.
Закон движения твердых звеньев.
. Статистическая характеристика устанавливает св?/p>