Маломощная система слежения

Тип работы:
Курсовая
Предмет:
Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

Маломощная система слежения

Рис. 1.1.

П1, П2 — потенциометр задающий и

,

отрабатывающий соответственно где — угол поворота оси П1и П2 соответственно.

,

где — напряжение переменного тока.

УН — усилитель напряжения и демодулятор

,

где — напряжение постоянного тока.

КУ — последовательное корректирующее схему корректирующего устройства

УМ — усилитель мощности и модулятор

,

где — напряжение переменного тока.

ИД — исполнительный двигатель

,

где — угол поворота вала исполнительного двигателя

ОУ — обмотка управления ИД

— напряжение управления переменного тока.

ОВ — обмотка возбуждения ИД

— напряжение возбуждения переменного тока.

Р — снижающий редуктор

2. Описание работы САУ

Следящей называется такая система, алгоритм функционирования которой содержит предписание изменять управляемую величину в зависимости от неизвестного заранее значения переменной величины на входе автоматической системы. Следящие системы являются частью семейства систем, известных как системы регулирования с обратной связью. Широко распространены дистанционные следящие системы воспроизведения угла и линейных перемещений. Дистанционные следящие системы применяются для управления станками, дистанционной передачи информации, управления антеннами, положением орудий, в управлении высотой и курсом самолёта с помощью автопилота, в счётно-решающих устройствах и др. Специфика работы систем, описанных выше, связана с требованиями получения необходимой точности передачи угловых и линейных перемещений.

При создании следящих систем в технических требованиях задаются следующие параметры: точность, диапазон работы, максимальная скорость и ускорение входной оси, величина, и характер нагрузки, род источника, питания, габариты и надежность, а также условия эксплуатации систем — температура, влажность окружающей среды, вибрации и пр. В соответствии с этими требованиями предварительно выбирают измерительные элементы, отвечающие требованиям точности в заданном диапазоне работ.

Исходя из значений нагрузки, скорости и ускорения, а также из режима работы, выбирают исполнительное устройство и передаточное отношение редуктора привода. В маломощных следящих системах в качестве исполнительного элемента получили широкое распространение двухфазные асинхронные двигатели. При проектировании необходимы малые люфты и малый момент инерции редуктора. Момент инерции редуктора должен быть меньше момента инерции ротора двигателя, поэтому необходимо предельно уменьшать момент инерции трибки на валу двигателя. Для уменьшения диаметра шестерни, зацепляющейся с трибкой, передаточное отношение первой пары шестерён редуктора следует выбирать в пределах 2−3, передаточное отношение второй пары должно быть не более 4−6. Приведенный момент инерции последующих пар будет пренебрежимо малым. Тип усилителя и входящие в него преобразовательные элементы выбирают в соответствии с выходными параметрами измерительных элементов (выходным сопротивлением приемника, остаточным и максимальным выходными напряжениями приёмника и т. д.) и исполнительного элемента (сопротивлением нагрузки и максимальной выходной мощностью) с учётом принципа управления двигателем. В маломощных следящих системах используются полупроводниковые усилители. Постоянные времени всех цепей и элементов, коэффициенты усиления преобразователей и усилителей, передаточные отношения и прочие параметры элементов определяются расчётным или экспериментальным путем, а также по справочным данным. Далее выбирается структурная схема и составляются дифференциальные уравнения звеньев системы и передаточные функции звеньев для расчёта системы на устойчивость и выбора корректирующих цепей в целях обеспечения необходимого запаса устойчивости и необходимого качества переходного процесса.

3. Анализ и синтез линейной непрерывной САУ

3.1 Составить структурную схему САУ

Рис. 3.1. Структурная схема САУ

3.2 Определить передаточную функцию разомкнутой системы и замкнутой САУ относительно входного и возмущающего воздействия.

Передаточная функция разомкнутой системы:

Передаточная функция замкнутой системы относительно входного воздействия:

Передаточная функция замкнутой системы относительно возмущающего воздействия:

3.3 Построить амплитудно-частотную характеристику. В устойчивых системах определить запас устойчивости.

Рис. 3.2. Годограф Найквиста

Система неустойчива.

3.4 Построить логарифмическую АФЧХ. Определить запасы устойчивости и сравнить их с результатами, полученными в п. 3.3.

Рис. 3. 3

3.5 Провести коррекцию системы с помощью введения в её состав последовательно корректирующего устройства, исходя из показателей качества.

3.6 Представить схему корректирующего устройства, рассчитать его параметры

Корректирующее устройство представлено на рис. 3.5.

Рис. 3.5. Корректирующее устройство

3.7 Рассчитать и построить график переходной характеристики скорректированной САУ.

Используя программный пакет Mathcad, разложим изображение на элементарные дроби:

Переходная характеристика будет иметь вид:

Рис. 3.6.

3.8 Для заданного типа входного воздействия определить установившуюся ошибку скорректированной САУ.

s + 100s2 + 1. 1s3 + 0. 001s4 680.4 + 681. 4s + 100s2 + 1. 1s3 + 0. 001s4

s + 1. 022s2 + 0. 15s3 + 0. 00615s4 0. 0015s — 0. 145s2

98. 978s2 + 0. 95s3 — 0. 2154

3.9 Провести моделирование при воздействии единичного ступенчатого сигнала и при воздействии заданного типа входного воздействия.

Рис. 3.7. Переходная характеристика скорректированной САУ

3. 10 Оценить качество скорректированной САУ.

В результате последовательной коррекции неустойчивой системы была получена устойчивая система которая имеет запас устойчивости по амплитуде и запас устойчивости по фазе.

Относительное перерегулирование:

Время регулирования:

4. Анализ дискретной САУ. За основу взять линейную непрерывную САУ после коррекции.

4.1. Определить период дискретизации импульсного элемента. В качестве формирователя импульсов взять экстраполятор нулевого порядка.

За теоремой Котельникова:

Поскольку период дискретизации не должен быть больше чем постоянная времени, которая определяет скорость изменения сигнала при прохождении непрерывной части САУ, то имеем:

.

4.2 Определить передаточную функцию разомкнутой и замкнутой дискретной САУ.

Передаточная функция разомкнутой САУ:

Разложим выражение в скобках используя программный пакет Mathcad на элементарные дроби:

Передаточная функция замкнутой САУ:

Передаточная функция замкнутой САУ по ошибке:

4.3 Определить устойчивость системы используя критерий Гурвица

Характеристическое уравнение:

Проведем билинейное превращение:

Поскольку все определители Гурвица положительные, система устойчива.

4.4 Построить логарифмические псевдочастотные характеристики дискретной САУ и определить запасы устойчивости.

Запас устойчивости по амплитуде:

Запас устойчивости по фазе:

4.5 С помощью MATLAB построить переходную характеристику дискретной САУ и определить показатели качества системы

> > num=[680.4 680. 4];

> > den=[0. 001 1.1 100 1 0];

> > W=tf ([num],[den])

Transfer function:

680.4 s + 680. 4

---------------------------------

0. 001 s4 + 1.1 s3 + 100 s2 + s

> > Wz=c2d (W, 0. 0005)

Transfer function:

1. 241e-005 z3 + 3. 106e-005 z2 — 3. 401e-005 z — 9. 425e-006

-----------------------------------------------------------

z4 — 3. 558 z3 + 4. 692 z2 — 2. 712 z + 0. 5769

Sampling time: 0. 0005

> > Fz=feedback (Wz, 1,-1)

Transfer function:

1. 241e-005 z3 + 3. 106e-005 z2 — 3. 401e-005 z — 9. 425e-006

-----------------------------------------------------------

z4 — 3. 558 z3 + 4. 693 z2 — 2. 712 z + 0. 5769

Sampling time: 0. 0005

> > step (Fz)

Относительное перерегулирование:

Время регулирования:

4.6 Для заданного типа входного сигнала рассчитать установившуюся ошибку дискретной САУ

Используя программный пакет Mathcad найдем две первые производные от передаточной функции по ошибке:

5. Выводы по работе

линейная непрерывная система дискретная

В курсовой работе была исследована линейная непрерывная САУ, с помощью критерия Найквиста выявлено, что она неустойчива. Для обеспечения устойчивости системы синтезировано корректирующее устройство. На базе непрерывной САК синтезирована дискретная система, где в качестве импульсного элемента взяты екстраполятор нулевого порядка. Оба типа систем исследованные на стойкость, построенные переходные характеристики и определенные показатели качества. Анализируя обе системы, можно сказать, что увеличилось быстродействие дискретной системы за счет качества переходного процесса.

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой