МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ РЕСПУБЛІКИ КАЗАХСТАН
Північно-Казахстанської ДЕРЖАВНИЙ УНІРСІТЕТ ІМ. М. КОЗИБАЕВА
Факультет енергетики і машинобудування
Кафедра енергетики та приладобудування
Курсова робота
"Аналіз режимів автоматичного керування"
Дисципліна: "Основи автоматики"
автор Вакульчик М.Ю
Викладач Кашевкін А.А.
Петропавловськ 2011 р
Зміст
Введення
1. Дослідження режимів системи автоматичного керування
1.1 Визначення передавальної функції замкнутої системи
1.2 Побудова логарифмічної амплітудної частотної характеристики
1.3 Побудова логарифмічної фазової частотної характеристики
1.4 Тимчасові характеристики САУ
1.5 Дослідження стійкості САУ
2. Синтез системи "об'єкт-регулятор"
2.1 Розрахунок оптимальних параметрів регуляторів
2.2 Вибір оптимального регулятора на основі експериментальних досліджень
Висновок
Список літератури
Введення
Автоматика - це область науки і техніки, що охоплює теорію і принципи побудови систем управління, що діють без безпосередньої участі людини.
Перші автоматичні пристрої промислового призначення були розроблені в зв'язку з появою парових машин. У другій половині 19 століття з'явилися автоматичні пристрої, засновані на використанні електричної енергії. Спочатку роботи зі створення автоматичних систем в механіці, електротехніці, теплотехніці та інших наукових галузях велися незалежно один від одного.
Для сучасної техніки характерні значне ускладнення завдань управління і зростання обсягів оброблюваної інформації, що визначають принциповий якісний стрибок автоматизації - широке застосування засобів обчислювальної техніки.
Постійний розвиток науки і техніки та інтенсивне впровадження науково-технічних досягнень у виробництво забезпечують безперервне поповнення арсеналу технічних засобів автоматики, витісняючи застарілі елементи новими, більш сучасними конструкціями.
Основним завданням даної роботи є ознайомлення з основними методами побудови систем автоматичного управління і систем автоматичного управління засобами, необхідними для їх реалізації.
1. Дослідження режимів системи автоматичного керування 1.1 Визначення передавальної функції замкнутої системи
Малюнок 1. Функціональна схема системи регулювання температури
ОР - об'єкт регулювання;
РВ - регулюючий орган;
Р - редуктор;
ДВ - двигун;
УС - підсилювач;
ЧЕ - чутливий елемент;
U ІЗ - виміряне напруга;
D U - відхилення напруги;
j 1 - кут повороту валу двигуна;
j 2 - Кут повороту вала редуктора;
t 1 - температура на вході об'єкта;
t 2 - температура на виході об'єкта;
U З - задаюче напруга;
U 1 - вхідна напруга регулювання двигуна.
1. Рівняння регульованого об'єкта ( 1 + T 1 p) t 2 = k 1 t 1 p
де T 1 - постійна часу ОР; k 1 - коефіцієнт передачі.
автоматичне керування регулятор режим
2. Рівняння регулюючого органу t 1 = k 2 j 2, де k 2 - коефіцієнт передачі;
3. Рівняння двигуна разом з редуктором ( 1 + T 2 p) в€™ p < i> j 2 = k 3 U 1
де T 2 - постійна часу двигуна; k 3 - коефіцієнт передачі;
4. Рівняння підсилювача U 1 = k 4 в€™ D U
де k 4 - коефіцієнт передачі;
5. Рівняння чутливого елемента U з = k 5 в€™ t 2 .
Передавальні функції:
1. Підсилювач (1.1)
2. Двигун і редуктор (1.2)
3. Регулюючий орган (1.3)
4. Об'єкт регулювання (1.4)
5. Чутливий елемент (1.5)
1.2 Побудова логарифмічної амплітудної частотної характеристики
Визначимо тип досліджуваного ланки:
(аперіодичне ланка другого порядку)
Розглянемо побудову ЛАЧХ у разі аперіодичного ланок другого порядку. Це ланка не відноситься до числа елементарних ланок, його можна представити як послідовне з'єднання двох аперіодичних ланок першого порядку.
Для цього необхідно знайти коріння характеристичного рівняння передавальної функції ланки Т 3 , Т 4 .
(1.6)
Тоді передатна функція аперіодичної ланки другого порядку запишеться наступним чином:
(1.7)
Рівняння асимптотичної ЛАЧХ для аперіодичної ланки другого порядку має вигляд
L ( ω) ≈
Перша асимптота починається в точці 20 lgk і триває до точки сопрягающей частоти П‰ 1 = 1/ T 3 - початок другої асимптоти, яка відкладається з нахилом - 20дБ/дек. Третя асимптота починається в точці сопрягающей частоти П‰ 2 = 1/ T 3 і має нахил вже - 40дБ/дек. В результаті отримаємо характеристику, зображену на рис.2.
Малюнок 2. Амплітудна частотна характеристика аперіодичного ланки другого порядку
1.3 Побудова логарифмічної фазової частотної характеристики
Розглянемо побудову ЛФЧХ для аперіодичного ланок другого порядку. Так як це ланка можна представити у вигляді двох аперіодичних ланок першого порядку, з'єднаних послідовно, то загальна ЛФЧХ П† (П‰) буде являти собою суму фазових частотних характеристик аперіодичних ланок першого порядку (рис.3).
П† (П‰ ) = - arctg П‰ T 3 - arctg П‰ T 4 ( 1.9)
ЛФЧХ в цьому випадку при П‰ в†’ 0 асимптотично прагне до осі частот, а при П‰ в†’ в€ћ - до прямої П† ==-2ПЂ.
Малюнок 3. Логарифмічна фазова частотна характеристика
1.4 Тимчасові характеристики САУ
Важливою характеристикою автоматичних систем (ланок) є перехідні і імпульсні перехідні функції та їх графіки - тимчасові характеристики.
Перехідною функцією системи (ланки) називають функцію, яка описує зміна вихідної величини системи (ланки), коли на її вхід подається одиничне поетапне вплив при нульових початкових умовах. Іншими словами, перехідна функція h ( t) є функція, що описує реакцію системи (ланки) на одиничне поетапне вплив при нульових початкових умовах.
При побудові графіка (рис.4) перехідної функції аперіодичного ланки другого порядку використовується залежність
(1.10)
де Т 3 і Т 4 корені характерестіческого рівняння передавальної функції (1.6).
Підставивши задані параметри коливального ланки k = 19,35 Т 1 = 0,0725, Т 2 = 0,04, отримаємо наступне вираз:
Малюнок 4. Перехідна функція аперіодичної ланки другого...
