Анализ и синтез систем автоматического регулирования
Курсовой проект - Компьютеры, программирование
Другие курсовые по предмету Компьютеры, программирование
? механической части двигателя;
- передаточная функция редуктора;
Wдп =Кдп - передаточная функция датчика положения;
Wдт= Кдт - передаточная функция датчика тока;
- передаточная функция датчика скорости.
Основной регулируемой величиной в системе является угол поворота выходного вала привода ??t). Вспомогательные регулируемые величины: угловая скорость вращения вала двигателя w??t) и ток в обмотке якоря I (t).
Раздел 1. Анализ и синтез АСР
1.1 Постановка задачи синтеза
Одной из основных задач теория автоматического управления является обеспечение необходимого качества регулирования. Система знаний привела к созданию научного проектирования систем с заданными показателями качества. Синтез системы является сложной проблемой. Здесь можно выделить частные задачи:
. Обеспечение устойчивости системы.
. Повышение запаса устойчивости системы.
. Повышение точности регулирования.
. Улучшения качества переходных процессов.
Синтезом системы называется нахождение структуры системы регулирования и определение параметров системы, которые обеспечивают работу системы при заданных воздействиях при заданных показателях качества регулирования.
Процедура синтеза сопровождается анализом физических свойств системы, который позволяет выявить ее работоспособность и оценить степень выполнения технических требований к ней
Работоспособность автоматической системы определяется ее устойчивостью - способностью системы возвращаться в исходное состояние равновесия после исчезновения внешних воздействий, которые вывели ее из этого состояния. Степень выполнения технических требовании к автоматической системе оценивают на основе системы показателей качества процесса функционирования. Они характеризуют свойство системы удерживать выходные параметры в заданных пределах всех режимов работы.
В практической постановке задачи синтеза системы является известным объект регулирования. Физическая природа и технические данные объекта определяют как тип, так и характеристики исполнительного устройства. Как следствие известным является и сравнивающее устройство. Все эти перечисленные элементы называются функционально необходимыми.
После определения структуры неизменной части системы и динамических характеристик необходимых элементов начинается задача синтеза остальной части (изменяющейся) системы. На этом этапе определяется тип и место включения корректирующего устройства.
Регулятор-корректирующее устройство, реализующее типовые законы регулирования.
Корректирующее устройство добавляется в систему с целью придания требуемого качества. Синтезу системы предшествует 2-а этапа:
. Исследование объекта управления для определения динамических свойств.
. Выбор критерия качества.
Критериями качества рассматривают следующие варианты:
. Запас устойчивости.
. Показатель колебательности.
. Использование желаемых характеристик.
Выделяют две задачи синтеза:
. Параметрический синтез (выбор параметров корректирующих устройств).
Такая постановка задачи синтеза характерна для промышленных систем регулирования с типовыми структурными системы регулирования.
. Структурный синтез (выбор структуры корректирующих устройств).
Такой синтез осуществляет выбор структуры системы регулирования, а уж затем или одновременно параметрический синтез.
Теория автоматического управления разработала целый ряд методов синтеза автоматической системы. Существует две группы этих методов:
. Методы синтеза корректирующих устройств. Они позволяют определить структуру и параметры настройки регулятора.
. Методы параметрического синтеза. Они позволяют определить параметры настройки регуляторов определенного типа при заданной структуре системы регулирования.
1.2 Постановка задачи анализа
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 прибл