Расчет одноконтурной автоматической системы регулирования

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


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

Федеральное агентство по образованию

Томский Государственный Университет Систем

Управления и Радиоэлектроники

(ТУСУР)

Кафедра электронных средств автоматизации и управления (ЭСАУ)

«РАСЧЁТ ОДНОКОНТУРНОЙ АВТОМАТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ РЕГУЛИРОВАНИЯ»

Отчёт по курсовой работе

по дисциплине «Теория Автоматического Управления»

Выполнил:

студент гр. 530

Рачеев А.О.

Проверил:

Шидловский С.В.

Томск 2013

Содержание

Введение

Реферат

1. Метод РАФЧХ

2. Метод незатухающих колебаний

Заключение

Список литературы

Введение

Решение задач автоматизации технологических процессов требует от будущего специалиста умение и навыков разработки современных систем автоматического управления.

Совершенствование технологии и повышение производства труда относятся к важнейшим задачам технического прогресса. Эффективное решение этих задач возможно при внедрении систем автоматического регулирования и управления как отдельными объектами и процессами, так и производством в целом.

Задачей курсового проекта является объединение необходимых сведений о принципах работы промышленных автоматических систем регулирования и основных методов их оптимальной настройки.

Реферат

Курсовая работа 17с., 11 рис., 6 табл.

РЕГУЛЯТОР, ПИ-РЕГУЛЯТОР, ЧАСТОТА, МЕТОД, ОБЪЕКТ РЕГУЛИРОВАНИЯ, ПРЕДАТОЧНАЯ ФУНКЦИЯ, КОЭФФИЦИЕНТ ЗАТУХАНИЯ.

Объектом исследованием одноконтурная АСР с ПИ-регулятором.

Цель работы рассчитать оптимальные параметров ПИ-регулятора.

В процессе работы параметры ПИ-регулятора рассчитывались по двум методам, метод РАФЧХ и метод Незатухающих колебаний.

В результате работы были рассчитаны параметры ПИ-регулятора.

Данная АСР может применяться на технологических объектах, где используется ПИ-регулятор.

Курсовая работа выполнена в текстовом редакторе Microsoft Word, графики и таблицы выполнены с помощью программы MathCad.

1)Метод РАФЧХ

Исходные данные:

Дана одноконтурная АСР с ПИ — регулятором, представленная на рис 1.1 и передаточной функцией объекта регулирования:

Где К= 3; n= 1; = 14. 4; Т1= 72;

интегральный критерий 1; = 0. 85

Рисунок 1.1 — Структурная схема системы регулирования

Запишем исходную передаточную функцию с учетом заданных элементов

(1)

Заменим оператор в (1) на и найдем амплитуду и фазовый сдвиг по формулам

(2)

(3)

Таблица 1. 1

Расчет параметров частотных характеристик

Исходя из таблицы 1.1 построим амплитудно-фазочастотную (рис 1. 2), амплитудно-частотную (рис 1. 4) и фазочастотную (1. 3) характеристику объекта.

Рисунок 1.2 — АФЧХ объекта

Рисунок 1.3 — ФЧХ объекта Рисунок 1.4 — АЧХ объекта

Определим расширенные частотные характеристики, заменив оператор в (1) на, где, при

Таблица 1. 2

Результаты расчета расширенных частотных характеристик

Используя ПИ-регулятор, применим следующие формулы для расчета

(4)

(5)

Обозначим ,

Таблица 1. 3

Результаты расчетов параметров ПИ-регулятора

Рисунок 1. 5-область параметров настройки ПИ-регулятора

Точка на графике, соответствует чуть правее максимума (т.е минимум второго интегрального критерия), определим параметры настройки ПИ-регулятора

.

Резонансная частота с-1.

Для построение переходного процесса в замкнутой АСР при возмущении f, идущем по каналу регулирующего воздействия, преобразуем схему, представленную на рисунке 1.1. В результате преобразования мы получаем структурную схему, представленную на рисунке 1.6., где входом будет являться внешнее воздействие f, а выходом — сигнал y. Сигнал Х проходит через звено с передаточной функцией Wоб (Р), выходом которого является сигнал y, последний через цепь обратной связи подается на звено с передаточной функцией Wр (Р). В результате мы получим преобразованную структурную схему системы, представленную на рисунке 1. 6

Рисунок 1.6 — Результирующая замкнутая система АСР

Передаточная функция полученой замкнутой системы АСР примет вид

(6)

Найдем вещественую частотную характеристику, заменив оператор P в уравнении 5 на iw, выделим вещественуб часть и подставим различные значения частоты w в (таб. 1. 4). На основе таблицы 1.4 построем ВЧХ системы (рис 1. 7). Для построения переходного процесса (рис. 1. 8) используется следующая формула

(6)

система автоматический регулирование частотный

Таблица 1. 4

Результат расчетов

Рисунок 1.7 — Вещественно-частотная характеристика системы

Рисунок 1.8 — перходный процесс системы

Из данного переходного процесса определим оценки качаства:

Склонность системы к колебаниям, а следовательно, и запаса устойчивости могут быть охарактеризованы максимальным значением регулируемой величены или так называемой перерегулированием

Время регулирования tp — время, по истечению которого отклонение регулируемой величины от установившевогося будет превышать некоторой заданой величины

tp=100

Статическая ошибка

Динамический коэффициент регулирования

Максимальная динамическая ошибка

А1=0. 76

Степень затухания называется отношение разности двух соседнихфмплитуд, одного знака, к большей изних

2)Метод незатухающих колебаний

В соотвествии с этим методом расчет настроек ПИ-регулятора проведем в два этапа: 1) расчет критической настройки пропорциональной составляющей S1кр, при котором АСУ будет находиться на границе устойчивости при соответствующей щкр; 2) определение по S1кр и щкр оптимальных настроек S1* = KP, S0*=KP/TИ. При этом обеспечивается степень затухания Ш=0. 8~0. 9

Строим, амплитудно-частотную и фазо-частотную характеристику. Производим расчет критической настройки пропорциональной составляющей, при которой АСР будет находиться на границе устойчивости, и соответствующую ей критическую частоту и амплитуду А. Определяем по полученным данным оптимальные настройки регулятора, обеспечивающие степень затухания от 0.8 до 0.9.

Оптимальные настройки для ПИ — регулятора находим по следующим формулам:

(2. 1)

(2. 2)

(2. 3)

(2. 4)

(2. 5)

(2. 6)

Уравнение (2. 1) решаем графически по фазо-частотной характеристике. Находим критическую частоту и по амплитудно-частотной характеристике находим амплитуду при данной частоте.

Рисунок 2.1 — АФЧХ

Рисунок 2. 2- АФЧХ

Проделаем все необходимые расчеты и найдем оптимальные параметры настройки ПИ — регулятора

Передаточная функция полученной замкнутой системы АСР примет вид:

Для построения переходного процесса воспользуемся следующей формулой:

Таблица 2. 1

Результаты расчета

Рисунок 2.3 — Переходный процесс системы

Из данного переходного процесса определим оценки качества:

Склонность системы к колебаниям, следовательно, и запас устойчивости могут быть охарактеризованы максимальным значением регулируемой величины или так называемым перерегулированием:

Время регулирования tp — время, по истечению которого отклонение регулируемой величины от установившегося состояния не будет превышать некоторой заданной величины

tp=76

Статическая ошибка

Динамический коэффициент регулирования

Максимальная динамическая ошибка

А1=0. 76

Степенью затухания называется отношение разности двух соседних амплитуд, одного знака, к большей из них:

Заключение

Таблица 1

Результаты расчетов

Тип метода

Степень затухания

Перерегу-

лирование

Время регулирования

t

Статическая ошибка

Максимальная динамическая ошибка

РАФЧХ

0. 986

9. 21%

100

0

0. 76

Незату-

хающих

колебаний

0. 986

10. 52%

76

0

0. 76

Список летературы

1. А. М. Кориков — Основы теории управления (учебное пособие)

2. С. В. Шидловский — Теория автоматического управления (учебное пособие)

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой