Анализ и синтез автоматической системы регулирования электропривода углового перемещения
Курсовой проект - Компьютеры, программирование
Другие курсовые по предмету Компьютеры, программирование
ор типов корректирующих устройств и их параметров. Этот вариант синтеза называется структурным.
Требования к качеству регулирования в общем случае определяют как статические, так и динамические свойства системы. При этом возможны различные формулировки требований к качеству в зависимости от назначения системы, используемого метода синтеза и т.д. В частности, широко используются косвенные оценки качества переходных процессов такие, как запасы устойчивости по модулю и по фазе, частота среза, которые можно непосредственно определить по частотным характеристикам.
1.2 Постановка задачи анализа АСР
Автоматическая система предназначена для повышения технико-экономических показателей машинных агрегатов, улучшения условий труда операторов, обеспечения безопасности, повышения качества выполняемых рабочих процессов, защиты окружающей среды. Эти цели предопределяют выбор критериев проектирования автоматической системы. При этом разрабатывают и выбирают техническое решение. Затем определяют характеристики процессов функционирования системы и выполняют синтез ее структуры и параметров.
Задачи анализа заключаются в определении устойчивости и показателей качества создаваемой автоматической системы. При функциональном проектировании их решают на основе использования математической модели автоматической системы. Вид математической модели зависит от уровня абстрагирования, определяемого стадией проектирования.
В основном используют упрощенное описание физических свойств автоматической системы, рассматривая ее как линейную динамическую систему с сосредоточенными параметрами. Математическая модель ее представляется либо в инвариантной форме, т.е. в виде системы линейных дифференциальных уравнений с постоянными коэффициентами, либо в графической форме, т.е. в виде алгоритмической схемы, включающей совокупность взаимодействующих элементарных звеньев с соответствующими передаточными функциями.
На метауровне конструктивное исполнение элементов автоматической системы в полной мере не раскрывается. Выбирают лишь тип элемента и используют приближенное математическое описание его физических свойств. При этом его свойства идентифицируют каким-либо элементарным звеном. Такое описание физических свойств системы, безусловно, весьма приближенное, но оно позволяет сравнивать между собой различные варианты структурного построения и выполнять их предварительную оценку. На начальной стадии проектирования более подробное описание выполнить в большинстве случаев невозможно.
. СИНТЕЗ СИСТЕМЫ РЕГУЛИРОВАНИЯ МЕТОДАМИ МОДАЛЬНОГО И СИММЕТРИЧНОГО ОПТИМУМА
2.1 Основные положения синтеза систем методом модального оптимума
.1.1 Критерий оптимизации
Если данные и свойства объекта управления известны, то задача сводится к выбору типа регулятора и параметров его настройки, при которых формируемое регулятором управляющее воздействие будет в состоянии как можно быстрее, точнее и без возникновения колебаний заставить регулируемую величину следовать за задающим воздействием и нейтрализовать влияние возмущающего воздействия. Но препятствием для достижения идеального поведения контура регулирования является инерционность объекта управления. Поэтому возникает задача разработать для данного объекта регулятор подходящего типа для того, чтобы ликвидировать инерционность объекта.
При выборе типа регулятора и значений параметров его настройки нужно выбрать критерий или показатель качества регулирования. Различают два основных класса критериев в зависимости от того, применимы ли эти критерии при любых сигналах, действующих на систему:
.Универсальные критерии. К ним относят:
-критерии устойчивости;
-критерии апериодической устойчивости;
-критерии оптимального модуля и др.
2.Критерии при действии типовых внешних воздействий (ступенчатых). Можно выделить:
-прямые показатели качества переходных процессов;
-различные интегральные оценки качества переходных процессов и др.
Критерий оптимального модуля обеспечивает выбор параметров настройки регулятора на основании следующих требований:
.Полоса пропускания системы для полезного сигнала должна быть по возможности более широкой (обеспечивает малое перерегулирование).
2.АЧХ замкнутой системы не должна иметь резонансного пика, а быть по возможности монотонно убывающей (обеспечивает небольшое время регулирования).
Таким образом, форма АЧХ реальной и идеальной системы приведена на рис. 2.1:
Рис. 2.1 АЧХ реальной и идеальной АСР
В качестве базовой передаточной функции замкнутой системы можно взять передаточную функцию колебательного звена:
где ? - коэффициент демпфирования, 0<?<1.
2.1.2 Вывод условий оптимизации
Взяв базовую передаточную функцию замкнутой системы (1), получим выражение для АЧХ замкнутой системы:
Из анализа полученного выражения для АЧХ замкнутой системы можно получить условия, при выполнении которых график АЧХ будет близок, хотя бы на низких частотах, включая нулевую, к единице, т.е. соответствовать выбранному критерию. Поскольку система регулирования - низкочастотный фильтр, то для нее диапазон частот 0<?<1, т.е. составляющей можно пренебречь. Таким образом, условие оптимизации контура регулирования выглядит следующим образом:
.
Выполнение услови?/p>