Разработка системы управления
Дипломная работа - Компьютеры, программирование
Другие дипломы по предмету Компьютеры, программирование
Содержание
Введение
. Цель работы
.1 Задание на курсовую работу
. Анализ исходной системы
. Исследование влияния корректирующих элементов СУ
. Расчет устойчивости Гурвица
5. Моделирование переходных процессов
6. Задание варьируемого параметра как глобального
. Формирование локальных критериев оптимизации
. Исследование устойчивости СУ
Заключение
Введение
Аналитические исследования целого ряда проблем, которые относятся к предмету теории управления, можно обнаружить еще в работах И. Ньютона, Л. Эйлера, Ж. Лагранжа и других известных ученых, а история искусственных регуляторов и автоматически действующих систем самой разнообразной физической природы восходит к началам цивилизации. Тем не менее, возникновение теории управления (регулирования) как самостоятельной науки принято связывать с первыми публикациями в этой области Дж.К. Максвелла (On Governors, 1868) и И.А. Вышнеградского (Об общей теории регуляторов, 1876), предложивших научное обоснование некоторых проблем устойчивости динамических систем.
В середине ХХ века развитие технического оснащения всех отраслей человеческой деятельности, усложнение процессов, подлежащих управлению, и повышение требований к качеству автоматических систем привело к изменению облика теории управления. В этом немалую роль сыграли кибернетика и развитие средств вычислительной техники. Кибернетика как наука о связи и управлении, выдвигающая на передний план информационную сторону исследуемых динамических систем (в противовес их физическим особенностям), инициировала новый взгляд на процессы управления как процессы обмена и обработки информации. Это сразу же выявило необходимость более интенсивного развития математического аппарата для их описания и удобство временных методов исследования систем. Повышенное внимание, уделяемое аналитическому (математическому) описанию динамических процессов, является ключевой особенностью современной теории управления как науки, впитавшей в себя целый ряд подходов, развитых ранее в механике и математике (работы Ж. Лагранжа, Л. Эйлера, В.Р. Гамильтона, А. Пуанкаре, А.М. Ляпунова и многих других).
Интенсивное развитие во второй половине ХХ века вычислительной техники и информатики предоставило необходимый технический аппарат для реализации сложных алгоритмических процедур и практической организации совершенных процессов управления сложными системами, а развитие робототехники, механотроники и других инженерных дисциплин - широкую базу внедрения теории в практику электромеханических и физических систем нового поколения.
Теория автоматического управления ХХI века является основной кибернетической дисциплиной, тесно связанной с новейшими достижениями математики и информатики.
Системы управления автоматизированным производством, системами, представляются объектами, способными к автоматической адаптации относительно окружающей среды и условий эксплуатации.
1. Цели работы
Освоить отдельные понятия и вопросы теории управления (корректирующие элементы, структурно-неустойчивые системы, жесткие и гибкие обратные связи в качестве корректирующих элементов, введение в закон регулирования производных и интегралов, применение астатических звеньев в качестве корректирующих элементов; оптимальный переходный процесс; критерий оптимальности; интегральные методы оценки качества систем);
закрепить навыки работы с ПК МВТУ; методику определения устойчивости систем управления (СУ) с помощью частотных и алгебраических критериев устойчивости; методику параметрической оптимизации СУ на примерах линейных СУ;
получить практические навыки программной реализации алгоритмов управления.
.1 Задание на курсовую работу
Структурная схема исходной СУ представлена на рисунке 1
Рисунок 1 - Структурная схема СУ
2. Анализ исходной системы
Объект управления с передаточной функцией W2(р) соответствует типовому колебательному звену с параметрами: k1 = 5; k2 = 10; T2 = 2.5. Местная обратная связь с передаточной функцией W3(р) соответствует типовому апериодическому звену 1-го порядка с параметрами k3 = 1; T3 = 4. Локальное сравнивающее устройство обеспечивает отрицательную обратную связь. Структурная схема приведена на рисунке 1.
Рисунок 1 - Структурная схема СУ
Моделирование переходных процессов представлено на рисунке 2.
Рисунок 2 - Результаты моделирования
График переходного процесса расходящийся, следовательно, система не устойчива.
3. Исследование влияния корректирующих элементов СУ
Определим передаточную функцию системы и обозначим вход и выход анализируемого фрагмента схемы через Y1 и Y2 соответственно. Разомкнем главную обратную связь, т.к. 2-ой весовой коэффициент в главном сравнивающем устройстве должен быть равен нулю. Схема представлена на рисунке 3.
Рисунок 3 - Схема для получения передаточной функции
Результаты расчета передаточной функции представлены на рисунке 4.
Рисунок 4 - Результаты расчета передаточной функции
Запишем передаточную функцию W(p) разомкнутой СУ:
Вывод: передаточная функция соответствует статической системе, т.к. при x(t)=const eуст принципиально не равна нулю. В структурную схему, представленную на рисунке 5, вве