Анализ и синтез автоматической системы регулирования электропривода углового перемещения
Курсовой проект - Компьютеры, программирование
Другие курсовые по предмету Компьютеры, программирование
ирования по основной (угол поворота вала редуктора) и вспомогательным регулируемым величинам (скорость вращения вала и ток якоря электродвигателя)
Для построения переходных характеристик объекта регулирования по основной (угол поворота вала редуктора) и вспомогательным регулируемым величинам (скорость вращения вала и ток якоря электродвигателя) в Simulink MatLab запускаем пакет MatLab. Нажав кнопку (Simulink) на панели инструментов командного окна MATLAB мы запускаем программу Simulink. Для создания модели в среде SIMULINK необходимо последовательно выполнить ряд действий. Создать новый файл модели с помощью команды File/New/Model. Далее располагаем блоки в окне модели. Для этого из соответствующего раздела библиотеки выбираем необходимые блоки и перетаскиваем их в окно модели Simulink. Так, мы выбираем блок Transfer Fcn из раздела Continuous, Sum из Math Operations, Scope из Sinks, Pulse Generator и Sine Wave из Sources. Соединяем элементы схемы. Окно модели показано на рисунке 3.1.1.
Рис. 3.1.1 Окно модели в Simulink MatLab
Переходная функция - это функция, которая описывает поведение выходной величины, когда на вход подано единичное ступенчатое воздействие при нулевых начальных условиях. График переходной функции и есть переходная характеристика.
Переходные характеристики объекта регулирования по основной и вспомогательным регулируемым величинам:
Построение в пакете MatLab:
>> subplot(3,1,1)
>> plot(t,i), grid on
>> subplot(3,1,2)
>> plot(t,v), grid on
>> subplot(3,1,3)
>> plot(t,fi), grid on
Рис. 3.1.2 Переходные характеристики объекта регулирования:
а- скорость вращения вала ,
б- ток якоря электродвигателя ,
в- угол поворота вала редуктора.
3.2 Построение амплитудной и амплитудно-фазовой частотных характеристик объекта регулирования по основной регулируемой величине
Частотные характеристики объекта регулирования можно получить, используя инструмент Simulink LTI-Viewer, либо используя команды пакета расширения Control System Toolbox. Воспользуемся вторым вариантом. Для этого нужно описать передаточную функцию объекта управления с помощью команды, создающей LTI-систему с одним входом и одним выходом в виде:
TF([bm,…,b1,b0],[an,…,a1,a0]),
где bm,…,b1,b0 и an,…,a1,a0 - значения коэффициентов полиномов В и А передаточной функции.
Далее приведено написание передаточных функций звеньев объекта в программе MatLab.
>> wup=tf([5.1], [0.08 1])function:
5.1
---------
.08 s + 1
>> we=tf([8.2],[0.098 1])function:
8.2
----------
.098 s + 1
>> wm=tf([1], [0.48 1])function:
1
---------
.48 s + 1
>> wred=tf([0.004], [1 0])
Transfer function:
.004
----
S
Пользуясь правилами структурного преобразования, заменим звенья объекта одним эквивалентным звеном с помощью команд:(wl ,w2) - последовательное соединение динамических звеньев;(wl,w2) - параллельное соединение динамических звеньев;(wl, w2) - включение звена w2 в контур отрицательной обратной связи к звену wl;(wl,w2,sign) - включение звена w2 в контур обратной связи звена wl с указанием знака+или -,т.е. feedback(wl,w2, l)- для положительной обратной связи.
Преобразования в MatLab:
>> w1=series(we,wm)function:
8.2
------------------------
.04704 s^2 + 0.578 s + 1
>> w0=tf([1],[1])function:
>> w2=feedback(w1,w0)function:
8.2
--------------------------
.04704 s^2 + 0.578 s + 9.2
>> w3=series(wup,w2)function:
41.82
-----------------------------------------
.003763 s^3 + 0.09328 s^2 + 1.314 s + 9.2
>> w4=series(w3,wred)function:
0.1673
---------------------------------------------
.003763 s^4 + 0.09328 s^3 + 1.314 s^2 + 9.2 s
В пакете MatLab частотные характеристики объекта, заданного с помощью передаточной функции, можно получить с командой bode(w4). АЧХ и ФЧХ на Рис. 3.2.1
Рис. 3.2.1 а- АЧХ объекта регулирования, б- ФЧХ объекта регулирования.
. ИССЛЕДОВАНИЕ НЕСКОРРЕКТИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ РЕГУЛИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДА
4.1 Анализ устойчивости системы
Устойчивость является одним из необходимых условий, обеспечивающих нормальное функционирование систем регулирования. На любую автоматическую систему регулирования в условиях ее эксплуатации всегда воздействуют различные внешние возмущения, которые могут нарушать ее нормальную работу.
Под устойчивостью линейной АСР понимается свойство системы переходить в первоначальное или другое равновесное состояние после окончания переходного процесса, вызванного воздействием возмущения.
Появление неустойчивости часто ограничивает возможности по созданию высокоэффективных АСР. Поэтому чрезвычайно важно определить условия, которые обеспечивают устойчивость системы.
Задачи исследования устойчивости заключаются в следующем:
.Выяснить, устойчива ли система данной структуры при определенных значениях ее параметров.
2.В случае неустойчивости системы определить, может ли быть обеспечена устойчивость выбором значений ее параметров и каким образом эти параметры должны быть выбраны.
.Найти область значений параметров системы, в пределах которой система будет устойчивой.
Рассмотрим одноконтурную систему регулирования (рис. 4.1.1).
Рис. 4.1.1 Одноконтурная система регулирования
Этой системе соответствует передаточная функция:
где - характеристический полином замкнутой системы.
Для того чтобы линейная система была устойчивой, необходимо и достаточно, чтобы все корни характеристического уравнения замкнутой системы имели отрицательные вещественные части.
Система регулирования, у которой хотя бы один из корней характеристического уравнени?/p>