Анализ и синтез систем автоматического регулирования

Курсовой проект - Компьютеры, программирование

Другие курсовые по предмету Компьютеры, программирование

Woрасч. (p) =;

 

В таком случае используют ПИ-регулятор.

 

;

 

Передаточная функция замкнутой системы:

 

 

Принимаем: , , , .

Воспользуемся условием оптимизации:

 

b1=2?b0?b2,b2=2?b1?b3;

 

После преобразований получаем:

 

Kp=; Ти=4??;

 

Подставив эти значения в передаточную функцию замкнутой системы, получим:

 

Wзс (р) =

 

  1. Пусть объект имеет N инерционных звеньев и одно звено имеет большую постоянную времени:

 

Wо (р) =;

Woрасч. (p) = ;

 

В этом случаи используют ПИД-регулятор

 

Wp (p) = ;

 

Аналогично находятся параметры настройки:

 

Тд=Т1; Ти=4s; Kp=;

 

Раздел 3. Исследование объекта регулирования

 

3.1 Построение переходных характеристик объекта регулирования по основной (угол поворота) и вспомогательным регулируемым величинам (скорость вращения вала двигателя и ток якоря)

 

Структурная схема обобщенного объекта управления изображена на рисунке 3.1:

 

Рис.3.1 Структурная схема объекта управления

 

С учетом исходных данных и вычисленных значений постоянных времени имеются передаточные функции:

 

WУ (р) =64; WП (р) = 3,85/ (0,007р+1); WЭ (р) = 1/ (0,0098р+1);

WМ (р) = 1/ (0,52р+1); WР (р) = 10/р;

 

Анализ схемы 3.1 с вышеприведенными передаточными функциями в программном пакете Simulc дал следующие временные характеристик:

Текст программы:

-step

-gain, 1

-tfa1, 2

4-suma, 3, 7

-tfa1, 4

-suma, 5, 1

-tfa1, 6

-tfa1, 7= 7= 5

 

Рис.3.2 Временные характеристики

 

Числовые значения временных характеристик приведены в таблице:

 

t00,010,20,40,81,21,624?037,0164,5196,01117,36121,95122,92123,14123,2i0212,72184,2151,45129,26124,54123,48123,25123,2

t5,8810?123,2123,2123,2i123,2123,2123,2

3.2 Построение амплитудной и амплитудно-фазовой частотных характеристик объекта регулирования по основной регулируемой величине

 

Пользуясь правилами структурного преобразования, заменим звенья объекта одним эквивалентным звеном. Для этого сначала заменим все последовательно соединённые звенья соответствующими эквивалентами:

 

Рис.3.3

 

Затем, используя правило охвата звена обратной связью и произведя дополнительные преобразования, в общем виде получим:

 

 

Сделав все необходимые алгебраические преобразования, окончательно получаем: (3.2.1)

 

 

Подставим численные значения коэффициентов и преобразуем:

 

(3.2.2)

 

Пусть а4 = 0.00003567; а3 = 0.0088; а2 = 0,5438; а1 = 2; Kобщ = 2464;

Заменим в формуле 3.2.2 Р на jw:

 

 

Раскрыв скобки, умножив числитель и знаменатель на сопряжённое и произведя необходимые преобразования, получим:

 

(3.2.3)

Таким образом: (3.2.4)

(3.2.5)

 

Так как , то, подставив 3.2.4 и 3.2.5 в это выражение, получим:

 

(3.2.6)

 

Если теперь подставить вместо коэффициентов а1 - а4 числовые значения, и рассчитать значения амплитуды для различных ? то получим амплитудную частотную характеристику, представленную на рисунке 3.4:

 

Рис.3.4 Амплитудная частотная характеристика

 

Числовые значения амплитудной частотной характеристики приведены в таблице:

 

?0,010,020,030,10,20,30,4А (?) 123199,661598,941065,112314,96149,84091,53059,8?0,50,60,70,80,91А (?) 2438,92023,41725,41500,81325,21183,9

Для построения амплитудно-фазовой характеристики воспользуемся выражениями 3.2.4 и 3.2.5:

 

Рис.3.5 Амплитудно-фазовая характеристика

 

?0,30,50,811,51,722,52,8U (?) -332.5-328.2-318.1-309.4-282.4-270.3-251.6-220.7-203.1V (?) -1103-651.1-392.5-304.4-183.7-154.6-121.8-84.7-69.2

?3568U (?) -191.8-108.8-83.7-52.7V (?) -60.9-20.1-12.6-5.7

Раздел 4. Исследование не скорректированной системы регулирования электропривода

 

4.1 Анализ устойчивости системы

 

На любую автоматическую систему всегда действуют различные внешние возмущения, которые могут нарушать ее нормальную работу.

В простейшем случае понятие устойчивости системы связано с ее способностью возвращаться (с определенной точностью) в состояние равновесия после исчезновения внешних сил, которые вывели систему из этого состояния.

Задача исследования устойчивости АСР заключается в следующем:

выяснить, устойчива ли система данной структуры при определенных значениях ее параметров;

в случае неустойчивости системы определить, может ли быть обеспечена устойчивость системы выбором ее параметров и как эти параметры должны быть выбраны;

найти область значений параметров, в пределах которой система устойчива. Последнее необходимо для того, чтобы выяснить, в каких пределах можно изменять эти параметры системы для придания ей требуемых динамических свойств, не нарушая устойчивости.

 

4.1.1 Анализ устойчивости с использованием алгебраического критерия устойчивости

Критерии - это правила, по которым можно установить, устойчива система или нет и влияние тех или иных параметров на устойчивость. С математической точки зрения все критерии эквивалентны, так как позволяют определить, какой знак имеют вещественные части корней и где они расположены.

Критерий устойчивости в форме определителей, составленных из коэффициентов характеристического уравнения системы, был разработан в 1895 г. немецким математиком А. Гурвицем.

Определитель Гурвица может быть составлен для уравнения любого порядка. По главной диагонали слева направо в