Анализ и синтез систем автоматического регулирования

Курсовой проект - Компьютеры, программирование

Другие курсовые по предмету Компьютеры, программирование

ыписываются все коэффициенты уравнения, начиная с аn-1. при втором члене и кончая коэффициентом а1. при предпоследнем члене. Столбцы от диагонали вверх дополняются коэффициентами с индексами, последовательно убывающими на единицу, а столбцы от диагонали вниз дополняются коэффициентами с возрастающими индексами. Все места, которые должны были бы заполниться коэффициентами ниже аn и выше a0 заменяются нулями.

Критерий Гурвица имеет следующую формулировку: для того, чтобы система автоматического регулирования была устойчива, необходимо и достаточно, чтобы все определители Гурвица имели знаки, одинаковые со знаком первого коэффициента характеристического уравнения Аn, т.е. при Аn>0 были положительны.

Передаточная функция разомкнутой системы:

 

 

Передаточная функция замкнутой системы:

 

?1=а3>0

?2= =а1*а2-а3*а0>0

?3==а1а2а3+0- (а0а3а3+а12а4) =-0,18138396<0

 

Условие Гурвица не выполняется, следовательно, система не устойчива.

 

4.1.2 Анализ устойчивости с использованием частотного критерия Найквиста

Критерий устойчивости Найквиста основан на использовании частотных характеристик разомкнутой системы.

Размыкание системы принципиально может осуществляться в любом месте. Однако при исследовании устойчивости системы удобнее размыкать ее по цепи главной обратной связи.

Если передаточная функция разомкнутой системы

 

,m<n

 

то, подставляя p = jw, получаем

 

W (jw) = U (w) + jV (w),

 

где U (w) и V (w) - действительная и мнимая частотные характеристики разомкнутой системы.

Для наиболее часто встречающегося на практике случая критерий Найквиста формулируется следующим образом:

если разомкнутая АСР устойчива, то замкнутая система будет устойчива, если амплитудно-фазовая характеристика разомкнутой системы W (jw) не охватывает точку (-1,j0).

Для анализа устойчивости не скорректированной системы с использованием критерия Найквиста воспользуемся программой СС:

 

Рис.4.1 Годограф АФЧХ разомкнутой системы

 

4.2 Анализ результатов исследования устойчивости

 

Исследование не скорректированной системы с помощью обоих критериев показало, что она является не устойчивой.

 

Раздел 5. Синтез системы регулирования электропривода промышленного робота

 

5.1 Синтез контура регулирования тока

 

Рис.5.1 Контур регулирования тока

 

5.1.1 Расчетная модель объекта в контуре тока

 

Рис.5.2 Расчетная модель объекта

 

тогда , где ? = Тп+Тя=0,0168

 

5.1.2 Выбор метода синтеза и расчет параметров настройки регулятора тока

Так как постоянные времени Тп и Тя соизмеримы, то в соответствии с методом модального оптимума необходимо применять интегральный регулятор: .

 

 

Рис.5.3

 

Запишем передаточную функцию разомкнутой системы:

 

 

Запишем соответствующую передаточную функцию замкнутой системы:

 

 

Обозначим: К*=b0, Ти?=b2, Ти=b1.

Воспользовавшись условием оптимизации b12=2b0b2, получим Ти=2К*?. Подставим полученное выражение для расчета постоянной интегрирования в передаточную функцию замкнутой системы:

 

.

 

5.1.3 Вывод эквивалентной передаточной функции контура тока

 

Для дальнейшего использования в выборе регуляторов других контуров представим данную передаточную функцию в виде эквивалентной 1-го порядка: , где Тэкв=2?=2*0,0168=0,0336.

 

5.1.4 Построение переходных процессов в контуре тока и эквивалентном контуре тока при обработке задающего воздействия

Для построения переходных процессов воспользуемся программой Simulk.

 

Рис.5.4 Переходной процесс в реальном конуре тока

 

Рис.5.5 Переходной процесс в эквивалентном контуре тока

 

5.1.5 Определение прямых показателей качества настройки регулятора тока

Переходные процессы в скорректированной АСР изображены на рис.5.4, 5.5.

Для анализа качества скорректированной автоматической системы регулирования тока определим прямые оценки качества для переходного процесса основной регулируемой величины I?t):

1. Перерегулирование y переходного процесса скорректированной системы из графика: y=4,5%

. Времени регулирования находим из графика: tp=0,125с.

Время нарастания: tн=0,075 c.

 

5.2 Синтез контура скорости

 

Рис.5.6 Контур регулирования скорости

 

5.2.1 Расчетная модель объекта в контуре скорости без учета внутренней обратной связи

 

Рис.5.7 Расчетная модель объекта

 

 

Так как Тэкв - это расчетная величина, то ?=Тэкв+Тдс=0,0336+0,04=0,0736, тогда

 

 

5.2.2 Выбор метода синтеза и расчет параметров настройки регулятора скорости

В соответствии с методом модального оптимума применяем ПИ-регулятор. Значение постоянной интегрирования Ти выберем из условия компенсации большой инерционности Тм, т.е. положим Ти=Тм, тогда

 

Рис.5.8

 

Запишем передаточную функцию разомкнутой системы:

 

 

Запишем соответствующую передаточную функцию замкнутой системы:

 

 

Воспользуемся условием оптимизации: Ти2=2КрКдсТи?, тогда Ти=2КрКдс? отсюда с?/p>