Синтез САУ

Министерство образования Российской Федерации Хабаровский государственный технический университетКафедра А и С .Курсовая работаПо курсу теории управления.Тема Синтез САУ Выполнили студенты. гр. УИТС -71. Буренок Н. Филоненко Е.Проверил преподаватель.Лелянов Б.Н. Х а б а р о в с к 2000 Задание для курсовой работы по теории управления Исследовать систему, при обнаружениисвойств, отрицательно влияющих на работоспособность системы, удалить их, илиуменьшить их влияние.

При необходимости обеспечить регулирование наилучшемрегулятором. Синтезировать структурную схему системы,имеющей заданные показатели качества.СОДЕРЖАНИЕ1. Описание работы схемы и назначение ее отдельныхэлементов. Составление функциональной схемы.2. Составитьдифференциальные уравнения и передаточные функции звеньев.3. Составить уравнение динамики системы по каналу задающего и управляющего воздействия.4. Коэффициент k для замкнутой системы, обеспечивающий заданную статическую ошибку регулирования.5. Структурная схемасистемы.6. Устойчивость САУ.7. ЛАЧХ И АФЧХ разомкнутойнескорректированной и скорректированнойСАУ.8. Вещественныечастотные характеристики замкнутой системы.9. Определение переходных временных характеристик как реакции на ступенчатое воздействие.10. Исследованиеустойчивости системы метод D разбиения в области заданного параметра k .11. Построение ЛАЧХ в соответствии с заданнымперерегулированием, временем нарастания и временем переходногопроцесса.

Синтез САУ Все математические задачи, решаемые вТАУ, делятся на два класса задача анализа и задача синтеза.

В задачах анализа требуется оценитьстатические и динамические свойства системы при полностью известной структуресистемы и е параметрах устойчивость и качество . Задачу синтеза можно рассматривать какобратная задача анализа.В ней требуется определить структуру и параметрысистемы по заданным показателям качества.

Простейшая задача синтеза определениепередаточного коэффициента разомкнутого контура по заданной ошибке или условнымминимумом интегральной ошибки качества. Синтезом автоматических систем называютпроцедуру определения структуры и параметров системы по заданным показателямкачества.Определение алгоритмической и функциональной структуры системы эторешение задачи полного синтеза. 1.Составление функциональной схемы.Рис 1. Сушильная камера функциональная схема . Сушильная камера Рис 1. . В данной курсовой работерассматривается камера для сушки древесины. Регулирование происходит по двумконтурам.

Входными параметрами или параметрами регулирования являются энергия Э и воздух ВО . Количество подаваемой энергии и воздуха в сушильную камерурегулируется с помощью задатчика з . Величина задающего воздействияопределяется с помощью вычислительного комплекса.Выходными параметрамисушильной камеры является температура Т и влажность ВЛ . Регулированиепараметров сушилки будем производить пут м регулирования этих параметров. Выходные сигналы фиксируютсятермометрами, затем преобразуются специальными преобразователями п в напряжение U1 и U2 . Далеесигналы поступают на соответствующиесумматоры, где происходит сопоставление значений c заданным.

Разностная величина усиливается усилителями у . Срегулированная и усиленная величина по влажности поступает в двигатель д . Обороты двигателя через редуктор р преобразуются в отклонение заслонка за . Заслонка, в свою очередь, регулирует влажность в камере.

При влажностибольше заданной, пар необходимо выпустить заслонка открывается, и наоборот.Температура в камере регулируется при помощи клапана, т.е. при превышении заданной температуры клапан открывается,воздух выходит, температура понижается и наоборот.Параметры, которые должны поддерживатьсяв сушильной камеры с течением временихарактеризуется графиком 2.Составить дифференциальные уравнения и передаточные функции звеньев.

Составимдля звеньев передаточные функции и дифференциальные уравнения - сушильнаякамера - преобразовательвлажности - усилительнапряжения - двигатель - редуктор - заслонка - усилительнапряжения - преобразовательтемпературы .3. Составить уравнение динамикисистемы по каналу задающего и управляющего воздействия. Для контурауправления по влажности 1 контура , где Для контурауправления по температуре 2 контура , где 4. Таккак САУ с астатизмом 1-го порядка, то и не зависит от коэффициента передачи. 5. Структурная схема системы.Рис 2. Сушильная камера структурная схема . 6.Устойчивость САУ. Кри терий устойчивостиНайквиста если разомкнутая система автоматическо го управления устойчива, тозамкнутая система автоматического управления будет устойчива, еслиамплитудно-фазовая характеристика разомкнутой системы W jw не охватывает точку -1, j0 . Для первого контура. где Проверим устойчивость САУ, пользуяськритерием устойчивости Найквиста.САУ устойчива в разомкнутомсостоянии, если гадограф разомкнутой системы не охватывает точку с координатами -1, j0 на комплексной плоскости.

Построим гадограф. Из гадографа видно, что система явнонеустойчива.Применим ПИД-регулятор kp 0.14 Tu T2 3600 с Тд 900 с. САУ неустойчива, избавимся от одной степени астатизма.Для этого применим дифференциальную корректирующую цепочку Т 0.5 с Построим гадограф.

По данному гадографу можно сказать, что системаустойчива, т.к. гадограф разомкнутой системы не охватывает точку скоординатами -1, j0 .Для второго контура где Гадограф.САУ неустойчива.

Применим ПИД-регулятор. kp 0.16 Tu 3600с Тд 900 сПрименимдифференциальную цепочку. Т 0.5 с Строим гадограф.Wск p По данному гадографу можно сказать, что системаустойчива, т.к. гадограф разомкнутой системы не охватывает точку скоординатами -1, j0 .В данном пункте былапроизведена коррекция САУ. 7. ЛАЧХ И АФЧХ разомкнутой нескорректированной искорректированной САУ. Для первого контура.Нескорректированная система.

Для скорректированнойсистемы. Для второго контура.Нескорректированная система. Для скорректированнойсистемы. 8. Вещественные частотные характеристики замкнутойсистемы. Дляпервого контура.Системане скорректирована. Скорректированнаясистема. Длявторого контураСистемане скорректирована.Дляскорректированной системы. 9. Определение переходных временныххарактеристик как реакции на ступенчатое воздействие.

Построение характеристик проходило спомощью программы model.Дляпервого контура скорректированной системы без заданного перерегулирования. Дляпервого контура скорректированной системы с заданным перерегулированием. Длявторого контура скорректированной системы без заданного перерегулирования.Длявторого контура скорректированной системы с заданным перерегулированием. 10. Исследование устойчивости системы методD разбиения в области заданного параметра k . При исследовании устойчивости большоепрактическое зна чение имеет построение областей устойчивости в плоскости од ногоили каких-либо двух параметров, влияние которых на устойчивость исследуют, атакже построение семейства облас тей устойчивости в плоскости двух параметровпри различных фиксированных значениях третьего параметра.

Уравнениеграниц областей устойчивости можно находить, пользуясь любым критериемустойчивости.Однако чаще всего на практике применяют наиболее общий методпостроения об ластей устойчивости, который был предложен Ю. И. Неймарком иназван им методом D-разбиения. Уравнение границы D-разбиениямо жет быть получено из характеристического уравнения систе мы заменой s jw.Для первого контура.

Для второго контура 11. Построение ЛАЧХ в соответствии с заданнымперерегулированием,временем нарастания и временем переходного процесса. секДля первого контура. Для второго контура.