Исследование устойчивости и качества работы непрерывной системы автоматического регулирования

Дипломная работа - Физика

Другие дипломы по предмету Физика

Исходные данные

 

Вариант № 6.

 

;;

 

Область устойчивости в плоскости:;

Ти = 19 мин;Т1 = 40 мин;Т2 = 17 мин;

К0 = 4;Кр = 3;

Задание:

Структурная схема САР:

 

Рис. 1

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ:

 

1.Определение передаточных функций разомкнутой САР и замкнутой системы по каналу задающего, возмущающего воздействий и по ошибке от задающего и возмущающего воздействий;

2.Оценка устойчивости разомкнутой и замкнутой системы с помощью критериев Рауса-Гурвица и Михайлова;

.Построение области устойчивости системы в плоскости параметров Кр , Ти. Использовать два метода построения;

.Выбрать параметры регулятора из области устойчивости и построить переходный процесс замкнутой системы по задающему воздействию.

.Найти запасы устойчивости замкнутой системы по задающему воздействию.

.Оценить качество замкнутой системы с помощью интегральных и корневых методов.

РЕФЕРАТ

 

Курсовая работа содержит рисунков 7 , страниц 25 . В работе рассмотрена линейная непрерывная система автоматического регулирования. Различными методами исследована устойчивость системы, проведена оценка запаса устойчивости. Также проведена оценка качества системы с использованием различных показателей качества.

ОГЛАВЛЕНИЕ

 

Лист для замечаний

ЗАДАНИЕ

Реферат

Оглавление

Введение

. Передаточная функция разомкнутой системы

. Определение передаточной функции замкнутой системы

. Оценка устойчивости замкнутой системы алгебраическим и частотным методами

. Построение области устойчивости системы в плоскости параметров

. Выбор параметров системы из области устойчивости и вычисление ее статистической погрешности

. Построение переходного процесса ошибке от задающего воздействия

Список литературы

ВВЕДЕНИЕ

 

Всякий технологический процесс характеризуется определенными физическими величинами. Ими могут быть температура, давление, уровень, концентрация и так далее. Для обеспечения требуемого режима работы эти величины необходимо поддерживать постоянными или изменяющимися по какому - либо закону. Отсюда необходимость использования специальных автоматических устройств и систем управления. Функцию автоматического управления выполняет система автоматического управления.

В зависимости от назначения САУ могут быть разбиты на САР и кибернетические системы. САР решает задачу регулирования, т. е. обеспечивает изменение физической величины по требуемому закону, без участия человека. К задачам кибернетических систем относятся самонастройка и самоорганизация, каких - либо систем, выбора лучших режимов работы и так далее. Автоматическое устройство, предназначенное для выполнения задачи регулирования называется автоматическим регулятором. Несмотря на разнообразие технологических процессов, построение автоматических систем основывается на ряде общих принципов. К ним относятся принцип регулирования по отклонению, принцип регулирования по возмущению, комбинированное регулирование, принцип адаптации. Принцип регулирования определяет на основе какой информации формируется регулирующее воздействие.

1.Передаточная функция разомкнутой системы

 

N(p) =

 

Общий вид передаточной функции:

 

;

 

;;

;;;.

Разомкнутая система является устойчивой(для систем 3,4 порядка необходимо и достаточно для условия устойчивости системы имение положительных корней), а также имеется нулевой корень, следовательно система находится на границе устойчивости.

Определение передаточной функции замкнутой системы:

а) по задающему воздействию:

 

;

P1 = W0(p)

L1 = - Wp(p) W0(p)

 

б) по возмущающему воздействию:

 

в) по ошибке от задающего воздействия:

 

;

;

 

2.Оценка устойчивости замкнутой системы алгебраическим и частотным методами

 

Для замкнутой системы:

Характеристическое уравнение замкнутой системы имеет вид:

(p) = K(p) + D(p).

 

а) с помощью критерия Рауса-Гурвица:

Этот критерий относится к алгебраическим критериям, накладывающим ограничения на коэффициенты характеристического уравнения. Он был предложен английским математиком Раусом в 1845 году, а затем вновь выведен и дополнен Гурвицем в 1893 году.

Рассмотрим этот критерий:

Пусть характеристическое уравнение имеет вид:

,

 

причем а0 > 0 (1), тогда для устойчивости линейной САР необходимо и достаточно, чтобы были положительными главный определитель Гурвица и все его диагональные миноры, т.е. при а0 > 0, ,,…,.

Диагональные миноры (определители Гурвица) представляют собой диагональные определители квадратной матрицы Гурвица F полного порядка n, составленной из коэффициентов уравнения (1).

 

(2)

- матрица Гурвица для характеристического уравнения;

(1083) > 0;

;

=1083(5514)-4(129204) = 2180212 > 0

 

Таким образом, согласно критерию Рауса-Гурвица замкнутая система устойчива, т.к. все коэффициенты и главный определитель положительны.

б) с помощью критерия Михайлова:

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

В характеристическом уравнении проведем замену p на jw:

 

;

;

;

 

При ? = 0

= 4

= 0

Начальная точка (4;0)

При = 0