Cинтез систем

Введение

Управление каким-либо объектом – это процесс воздействия на него с

целью обеспечения требуемого течения процессов в объекте или требуемого

изменения его состояния. Основой управления является переработка информации

о состоянии объекта в соответствии с целью управления.

Объект управления может принадлежать как к неживой природе, в

частности, быть техническим устройством (самолет, станок и т. п.), так и к

живой природе (коллектив людей, животное и т. п.). В свою очередь само

управление также может осуществляться как человеком, (пилот управляет

самолетом), так и техническим устройством (самолетом управляет автопилот).

Управление, осуществляемое без участия человека, называется

автоматическим управлением.

Целью выполнения курсовой работы является применение теоретических

положений теории управления для структурного синтеза систем управления

непрерывного действия на заданное качество регулирования.

Курсовая работа носит прикладной характер и в инженерной практике

может быть использована на этапе анализа технического задания, выработки

требований к структуре САР и параметров её динамических звеньев для

обеспечения устойчивости работы с требуемыми показателями качества по

быстродействию, точности и перерегулированию.

1. Составление структурной схемы нескорректированной системы.

На рисунке 1.1. представлена структурная схема нескорректированной

ситемы.

[pic]

Рис. 1.1. Структурная схема нескорректированной системы

Где:

Wзу(S) – передаточная функция задающего устройства;

[pic]

Wу(S) – передаточная функция усилителя;

[pic]

Wэд(S) – передаточная функция двигателя;

[pic]

Wр(S) – передаточная функция редуктора;

[pic]

Wз(S) – передаточная функция заслонки;

[pic]

Wп(S) – передаточная функция паропровода;

[pic]

Wт(S) – передаточная функция термопары;

[pic]

(з – заданное значение температуры пара;

(д – действующее значение температуры пара;

Uз – напряжение на выходе задающего устройства;

(U – напряжение на выходе сравниваю его устройства (рассогласование);

U – напряжение на выходе усилителя;

Uт – напряжение на выходе термопары;

Все элементы схемы соединены последовательно, поэтому общая

передаточная функция разомкнутой системы будет равна произведению

передаточных функций элементов структурной схемы:

[pic]

[pic]

[pic] (1.1.)

где

[pic] (1.2.)

1. Общий коэффициент передачи разомкнутой системы.

[pic] (1.3.)

где

Е = 4% - установившаяся ошибка по скорости при [pic]=0,08 В/с ;

КЗУ = 0,5*10-4 – коэффициент передачи задающего устройства;

(З0 = 800 – температура пара;

[pic] 1/с

2. Определение коэффициента передачи усилителя.

[pic]

где

КОБЩ = 500 1/с – общий коэффициент передачи усилителя;

КДВ = 0,9 об/(с*В) – коэффициент передачи двигателя;

КР = 1/i – коэффициент передачи редуктора, i = 200 – передаточное отношение

редуктора;

КЗ = 5 0С/угл.град – коэффициент передачи заслонки;

КП = 0,7 – коэффициент передачи парапровода;

КТ = 0,5 *10-4 В/0С – чувствительность;

[pic]

3. Определение передаточных функций элементов системы.

Wзу(S) – передаточная функция задающего устройства;

[pic]= 0,5*10-4 В/0С

Wу(S) – передаточная функция усилителя;

[pic]=6,35*108

Wэд(S) – передаточная функция двигателя;

[pic]

где

КДВ = 9 об/(с*В) – коэффициент передачи двигателя;

ТМ = 0,3 с – механическая постоянная времени;

ТЭ = 0,08 с – электрическая постоянная времени;

Представим знаменатель в виде типовых звеньев S(Т1S+1)(T2S+1)

где

[pic]

Т1 = 0,195 с

Т2 = 0,005 с

[pic]

Wр(S) – передаточная функция редуктора;

[pic]= 1/i = 1/200 = 0,005

Wз(S) – передаточная функция заслонки;

[pic]= 5 0С/угл.град.

Wп(S) – передаточная функция паропровода;

[pic] = 0,7е – 0,009S

где

КП = 0,7 – коэффициент передачи паропровода;

( = 0,009 с – время чистого запаздывания;

Wт(S) – передаточная функция термопары;

[pic]

где

КТ = 0,5*10-4 В/0С – чувствительность;

ТТ = 0,05 с – постоянная времени;

4. Определение передаточной функции разомкнутой системы.

[pic]

[pic]

[pic]

5. Определение передаточной функции замкнутой системы.

Структурная схема замкнутой системы (рис 1.2):

[pic]

Рис 1.2. Структурная схема замкнутой системы.

где

WЗУ(S) – передаточная функция задающего устройства;

WПР(S) – передаточная функция прямой цепи;

[pic]

Wт(S) – передаточная функция термопары;

(з – заданное значение температуры пара;

(д – действующее значение температуры пара;

Uз – напряжение на выходе задающего устройства;

(U – напряжение на выходе сравниваю его устройства (рассогласование);

U – напряжение на выходе усилителя;

Uт – напряжение на выходе термопары;

1. Передаточная функция замкнутой системы по задающему

воздействию.

[pic]

[pic][pic]

[pic]

где

W(s) – передаточная функция разомкнутой системы.

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

т.к.

КТ = КЗУ

[pic]

где

КОБЩ = 500 1/с – общий коэффициент передачи усилителя;

( = 0,009 с – время чистого запаздывания;

Т1 = 0,195 с

Т2 = 0,005 с - постоянные времени

ТТ = 0,05 с

2. Передаточная функция замкнутой системы по ошибке относительно

задающего воздействия.

[pic]

где Х(s) – изображение ошибки;

(з – заданное значение температуры пара;

[pic]

где

W(s) – передаточная функция разомкнутой системы;

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

где

КОБЩ = 500 1/с – общий коэффициент передачи усилителя;

( = 0,009 с – время чистого запаздывания;

Т1 = 0,195 с

Т2 = 0,005 с - постоянные времени

ТТ = 0,05 с