Система автоматического регулирования скорости вращения двигателя постоянного тока
Дипломная работа - Физика
Другие дипломы по предмету Физика
°точная функция
.5.4 УТП
входной сигнал - Ut, выходной сигнал - Udv;
передаточная функция
В итоге расчетов пп.(3.5.1 - 4) получили ПФ всех блоков структурной схемы системы, которая приведена ниже на рис. 2.
Рис. 2. Структурная схема
На рисунке 2 обозначено:
ОУ - Объект управления (двигатель);
ТГ - тахогенератор;
У - усилитель;
УТП - управляемый тиристорный преобразователь;
РЭ - регулирующий элемент.
Также введена отрицательная обратная связь с передаточной характеристикой -1;
3.6 Общая передаточная характеристика
а) разомкнутой системы
б) замкнутой системы
, следовательно
отсюда получается
. Обеспечение условий селективной инвариантности
В соответствии с заданием выбираем астатическую систему, вследствие чего вводим интегратор, подключая его последовательно перед усилителем.
5. Анализ устойчивости и качества переходных процессов
.1 Распределение нулей и полюсов замкнутой системы
Рис. 3. Распределение нулей и полюсов замкнутой системы.
5.2 График переходного процесса на единичное ступенчатое воздействие
Рис. 4. График переходного процесса на единичное ступенчатое воздействие.
5.3 График АФХ замкнутой системы
Рис. 5. График характеристики в координатах Im-Re замкнутой системы.
5.4 Графики логарифмических частотных характеристик (ЛЧХ) разомкнутой системы
Рис. 6. Графики логарифмических частотных характеристик (ЛЧХ) разомкнутой системы.
двигатель ток полюс система
По графику рис. 3 можно судить об устойчивости системы: т.к. на графике есть полюсы, находящиеся в правой полуплоскости, следовательно, система является неустойчивой, переходный процесс расходящийся, что можно наблюдать на графике переходного процесса рис. 4. Также можно сказать о неустойчивости системы по критерию Найквиста, так как на частоте среза, соответствующей 0 дБ, дополнительный фазовый сдвиг больше 180 град. по модулю (см. рис. 6).
6. Коррекция системы
Структурная схема представлена на рисунке 7. ПФ элемента OS равна -1; варьируемым звеном объявлено звено correct.
Рис. 7. Структурная схема, представляющая способ коррекции с помощью последовательно включенного корректирующего звена.
6.1 Последовательно включенное корректирующее звено
.1.1 Графики желаемой ЛАЧХ с найденными параметрами (кривая 1) для разомкнутой системы и ЛАЧХ звена коррекции (кривая 2)
Рис. 8. Графики желаемой ЛАЧХ с найденными параметрами (кривая 1) для разомкнутой системы и ЛАЧХ звена коррекции (кривая 2).
6.1.2 ПФ звена коррекции
(1)
.1.3 Распределение нулей и полюсов, график переходного процесса скорректированной системы.
Рис. 9. Распределение нулей(кружки) и полюсов (крестики) скорректированной системы.
Рис. 10. График переходного процесса скорректированной системы.
Звено коррекции является практически реализуемым и не нуждается в процедуре редуцирования (из (1) заметно, что передаточная характеристика звена коррекции имеет одинаковую степень полиномов в числителе и знаменателе, равную 2, следовательно, передаточная характеристика удовлетворяет условию задачи).
График переходного процесса на выходе звена коррекции приведен ниже.
Рис. 11. График переходного процесса на выходе звена коррекции.
Как видно из рисунка 11, переходный процесс на выходе корректирующего звена не превышает значение 1. Показатель колебательности при данном включении корректирующего звена примерно равен 1.09 (отношение максимальной мнимой части полюса к вещественной части самого правого полюса). Время регулирования примерно равно 0.15 сек.
7. Анализ чувствительности скорректированной системы
Для проведения анализа чувствительности скорректированной системы приведем таблицу (см. табл. 1.) с такими параметрами, как - коэффициент усиления нестабильного звена (УМ), - время регулирования и M - показатель колебательности, и попытаемся скорректировать последние два показателя по критериям, указанным в задании, варьируя . M должно быть меньше 1.3, а минимально из набора всех полученных.
101.864.45201.023.66400.502.70800.311.72900.191.551000.151.091100.161.251500.211.62Табл.1. Анализ чувствительности скорректированной системы.
Из данной выборки лучшими значениями оказались время регулирования, равное 0.15 сек. и показатель колебательности, равный 1.09 при коэффициенте усиления УМ, равном 100.
8. Анализ нелинейной системы
С помощью пакета MATLAB/Simulink введем модель системы в ЭВМ. Получим следующую схему:
Рис. 12. Схема откорректированной системы, полученная путем моделирования на Mat Lab/Simulink.
После моделирования процесса в MATLAB/Simulink видно, что результаты (см. рис. 13) совпадают с результатами, полученными при помощи программы CLASSIC (см. рис. 10).
Рис.13. График переходного процесса откорректированной системы, полученный путем моделирования на Mat Lab/Simulink.
Введем в систему нелинейный элемент (НЭ):
люфт с ограничением на выходе двигателя(dead zone).
Получим следующую схему:
Рис. 14. Схема откорректированной системы с НЭ, полученная путем моделирования на Mat Lab/Simulink.
Изменяя параметры НЭ, определим граничны?/p>