Исследование устойчивости и качества работы непрерывной системы автоматического регулирования

Дипломная работа - Физика

Другие дипломы по предмету Физика

? = 0,061

= 30,678

При = 0

? = 0,206

= 13,848

 

Рисунок 2- Кривая Михайлова (годограф), для замкнутой системы

Вывод: замкнутая система устойчива, т.к. годограф Михайлова, при изменении частоты w от 0 до ?, начав свое движение с положительной действительной оси и вращаясь против часовой стрелки, последовательно проходит 3 квадранта, нигде не обращаясь в нуль (степень характеристического уравнения n=3).

Для разомкнутой системы:

 

0 = 12920;a1 = 1083;a2 = 19 ;a3 = 0;n = 3.

а) с помощью критерия Рауса - Гурвица для разомкнутой САР:

Матрица Гурвица для характеристического уравнения

 

= ;

(1083) > 0;

;

=0

 

Таким образом, согласно критерию Рауса-Гурвица разомкнутая САР находится на границе устойчивости, т.к. a0 > 0, определители первого и второго порядков положительны, а определитель третьего порядка равен 0.

б) с помощью критерия Михайлова:

Этот критерий принадлежит к числу частотных критериев и позволяет судить об устойчивости замкнутой системы по виду гадографа, построенного с помощью характеристического уравнения:

 

 

В характеристическом уравнении проведем замену p на j•?, в результате получаем функцию комплексной переменной, представляющую собой характеристический вектор:

 

;

;

;

 

При ? = 0

= 0

= 0

Начальная точка (0;0)

При = 0

? = 0

= 0

При = 0

? = 0,04

= -1,7

Рисунок 3- Кривая Михайлова (годограф), для разомкнутой системы

 

Вывод: разомкнутая система будет находиться на границе апериодической устойчивости, т.к. имеется нулевой корень, и годограф Михайлова начинает своё движение из начала координат.

 

3.Построение области устойчивости системы в плоскости параметров К0 , Ти. Использовать методы Д-разбиения и критерий Рауса-Гурвица

 

Для выделения области параметров, обеспечивающих устойчивую работу САУ, используют критерий устойчивости.

а) с помощью критерия Рауса - Гурвица

Для выделения области, обеспечивающей устойчивость САУ, запишем все условия устойчивости. Это положительность всех главных миноров до n-1 при а0 > 0. При равенстве нулю минора, получаем границу устойчивости.

 

A(p) = =

=0 = =2 =

 

Составим неравенство для коэффициентов и миноров:

0 = => a0 = 680 =>>0;

a1 => 0 => 57>0 => > 0;

a2 = > 0 => 76>-95 => > -1,25;

a1 ==>57=>>0;

=>>0 ;

= a3=;

;

Рисунок 4 - Определение области устойчивости (Гурвиц)

 

б) с помощью критерия Михайлова

По критерию Михайлова если система находится на колебательной границе устойчивости, то годограф проходит через начало координат при ??0.

Если характеристический вектор замкнутой системы имеет вид

D(j?)= D1(?)+jD2(?), то уравнение границы устойчивости можно получить, решив систему уравнений:

 

=> линия границы устойчивости

;

;

;

;

;

;

 

Рисунок 5 - Определение области устойчивости (Михайлов)

 

4.Построение переходного процесса замкнутой системы по задающему воздействию

 

Ф(p) =

 

Выбрав параметры САР из области устойчивости, Кр = 1,Ти = 1

 

Ф(p) =

H(p) = Ф(p)/p =

 

Приведем выражение к сумме табличных функций. Для этого представим паленом знаменателя в виде:

(p-p1) (p-p2) (p-p3), где p1 p2 p3 - корни паленома

p1 = -0,185

p2 = 0,05 + j0,171

p3 = 0,05 - j0,171

 

Согласно теореме разложения:

 

 

Находим значения из формулы:

 

 

Подставляем найденные значения корней в выражение , получается:

 

 

Подставляем найденные значения в исходную формулу, получим:

 

 

Строим получившуюся функцию:

 

 

Рисунок 6. График построения процесса замкнутой системы по задающему воздействию.

 

5.Запасы устойчивости замкнутой системы по модулю и фазе

 

Выполнение требований устойчивости САР является необходимым, но недостаточным условием. При расчетах САР требуется, чтобы система была не только устойчива, но и обладала определенным запасом устойчивости.

Запас устойчивости системы по модулю, это длина отрезка h, равная расстоянию от точки пересечения АФХ разомкнутой системы и отрицательной вещественной полуоси до точки (0;j0). Численно запас устойчивости по модулю показывает, на сколько должен измениться модуль АФХ разомкнутой системы на частоте, при которой ?(??)=-180? для выхода системы на границу устойчивости.

Запас устойчивости системы по фазе - это угол ?, который лежит между вещественной отрицательной полуосью и лучом, проведенным из начала координат в точку пересечения АФХ с окружностью единственного радиуса с центром в начале координат. Численно запас устойчивости системы по фазе показывает, на сколько должно увеличиться отставание по фазе в разомкнутой системе на частоте wcp, при которой АЧХ = 1 для выхода системы на границу устойчивости.

система автоматический регулирование передаточный

Ф(p) =

 

Выполним подстановку p=j? и представим W(j?) в виде W(j?) = U(?)+jV(?), тогда:

=

= =

U(?) = (?) =

Рисунок 7. Определение запаса устойчивости системы.

 

Найдем точку пересечения графиков. Для этого решим систему уравнений:

=

y =

x2 + y2 = 1

x = - 1

y = 0

 

Запас устойчивости системы по модулю:

 

дб

 

Запас устойчивости сис?/p>