Синтез САУ

Завдання для курсової роботи з теорії управления.

Досліджувати систему, для виявлення властивостей, які впливають на працездатність системи, видалити їх, або зменшити їхнього впливу. При необхідності забезпечити регулювання найкращому регулятором.

Синтезувати структурну схему системи, має задані показники качества.

1. Опис роботи схеми та її окремих елементів. Упорядкування функціональної схеми. 2. Скласти диференціальні рівняння і передавальні функції звеньев.

Скласти рівняння динаміки системи з каналу задає і управляющего.

воздействия.

Коефіцієнт k для замкнутої системи, який би задану статическую.

помилку регулирования.

3. Структурна схема системи. 4. Стійкість САУ.

ЛАЧХ І АФЧХ розімкнутої нескорректированной і скоригованої САУ.

5. Речові частотні характеристики замкнутої системы.

Визначення перехідних тимчасових характеристик як реакцію ступенчатое.

воздействие.

Дослідження стійкості системи метод D — розбивки у сфері заданного.

параметра (k).

6. Побудова ЛАЧХ відповідно до заданим перерегулированием, часом наростання і часом перехідного процесса.

Синтез САУ.

Усі математичні завдання, можуть бути вирішені в ТАУ, діляться на два класу: завдання аналізу та завдання синтеза.

У завданнях аналізу потрібно оцінити статичні і динамічні властивості системи при повністю відомої структурі системи та її параметрах (стійкість і качество).

Завдання синтезу можна як зворотна завдання аналізу. У ньому потрібно визначити структуру і параметри системи з заданим показниками качества.

Найпростіша завдання синтезу — визначення передатного коефіцієнта разомкнутого контуру по заданої помилці чи умовним мінімумом інтегральної помилки качества.

Синтезом автоматичних систем називають процедуру визначення структури та параметрів системи з заданим показниками якості. Визначення алгоритмічної і функціональної структури системи — це вирішення завдання повного синтеза.

1.Описание роботи схеми та її окремих элементов.

Упорядкування функціональної схемы.

Рис 1. Сушильная камера.

(функціональна схема).

Сушильная камера (Рис 1.) .

У цьому курсової роботі розглядається камера для сушіння деревини. Регулювання відбувається за двома контурам. Вхідними параметрами чи параметрами регулювання є енергія (Еге) й повітря (ВО). Кількість поданого енергії та повітря в сушильную камеру регулюється з допомогою задатчика (із). Розмір задає впливу визначається за допомогою обчислювального комплексу. Вихідними параметрами сушильною камери є температура (Т) і вологість (В). Регулювання параметрів сушарки продукуватимемо шляхом регулювання цих параметрів. Вихідні сигнали фіксуються термометрами, потім перетворюються спеціальними перетворювачами (п) в напруга (U1 і U2). Далі сигнали надходять на відповідні сумматоры, де відбувається зіставлення значень з заданим. Разностная величина посилюється підсилювачами (у). Срегулированная і посилена величина по вологості вступає у двигун (буд). Обороти двигуна через редуктор (р) перетворюються на відхилення заслінка (за). Заслінка, своєю чергою, регулює вологість в камері. При вологості більше заданої, пар необхідно випустити, — заслінка відкривається, і навпаки. Температура в камері регулюється з допомогою клапана, тобто. при перевищенні заданої температури клапан відкривається, повітря виходить, температура знижується і наоборот.

Параметри, які мають підтримуватися в сушильною камери із поліциклічним перебігом часу характеризується графіком: [pic].

2.Составить диференціальні рівняння і передавальні функції звеньев.

Складемо для ланок передавальні функції і диференціальні рівняння: — сушильная камера [pic][pic].

[pic][pic][pic]+[pic][pic]+[pic]=[pic]*[pic]; - перетворювач вологості [pic] [pic] [pic]; - підсилювач напруги [pic] [pic] [pic] [pic]; - двигун [pic]=[pic] [pic] [pic][pic]+[pic]=[pic]*[pic]; - редуктор [pic] [pic] [pic]; - заслінка [pic] [pic] [pic]; - підсилювач напруги [pic] [pic] [pic] [pic]; - перетворювач температури [pic] [pic] [pic].

3. Скласти рівняння динаміки системи з каналу задає и.

управляючого воздействия.

Для контуру управління з вологості (1 контуру): [pic] [pic], де [pic].

Для контуру управління з температурі (2 контуру): [pic] [pic], де [pic].

4. Коефіцієнт k для замкнутої системи, обеспечивающий.

задану статичну помилку регулирования.

[pic]Задана помилка [pic] [pic] [pic] [pic] [pic] Оскільки САУ з астатизмом 1-го порядку, то [pic] і [pic]не залежить від коефіцієнта передачи.

5. Структурна схема системы.

Рис 2. Сушильная камера (структурная схема).

6.Устойчивость САУ.

Критерій стійкості Найквиста: якщо разомкнутая система автоматичного управління стійка, то замкнута система автоматичного управління буде стійка, якщо амплитудно-фазовая характеристика розімкнутої системи W (jw) не охоплює точку (-1, j0).

Для першого контуру. [pic]; де [pic] Перевіримо стійкість САУ, користуючись критерієм стійкості Найквиста. САУ стійка в розімкнутому стані, якщо гадограф розімкнутої системи не охоплює точку з координатами (-1, j0) на комплексної площині. Побудуємо гадограф. [pic] З гадографа видно, що систему явно нестійка. Застосуємо ПИД-регулятор: [pic]; kp=0.14; Tu=T2=3600 з; Тд=900 з [pic]. САУ нестійка, позбудемося однієї ступеня астатизма. І тому застосуємо диференціальну коригувальну цепочку:

[pic][pic]; Т=0.5 з [pic].

[pic].

Построим гадограф.

[pic] За таким гадографу можна сказати, що систему стійка, т.к. гадограф розімкнутої системи не охоплює точку з координатами (-1, j0).

Для другого контуру. [pic][pic], де [pic] Гадограф. САУ нестійка. [pic] Застосуємо ПИД-регулятор. [pic] kp=0.16; Tu=3600 з; Тд=900 з [pic] Застосуємо диференціальну ланцюжок. [pic][pic]; Т=0.5 з [pic].

[pic] Будуємо гадограф. [pic]Wск (p).

По даному гадографу можна сказати, що систему стійка, т.к. гадограф розімкнутої системи не охоплює точку з координатами (-1, j0).

В даному пункті було зроблено корекція САУ.

7. ЛАЧХ І АФЧХ розімкнутої нескорректированной и.

скоригованої САУ.

Для першого контуру. Нескорректированная система.

Для скоригованої системы.

Для другого контуру. Нескорректированная система.

Для скоригованої системы.

8. Речові частотні характеристики замкнутої системы.

Для першого контуру. Система не скорректирована.

Скорректированная система.

Для другого контуру Система не скорректирована.

Для скоригованої системы.

9. Визначення перехідних тимчасових характеристик как.

реакцію поетапне воздействие.

Побудова характеристик відбувалося з допомогою програми model.

Для першого контуру скоригованої системи без заданого перерегулирования.

Для першого контуру скоригованої системи з заданим перерегулированием.

Для другого контуру скоригованої системи без заданого перерегулирования.

Для другого контуру скоригованої системи з заданим перерегулированием.

10. Дослідження стійкості системи метод.

D — розбивки у сфері заданого параметра (k).

При дослідженні стійкості велике практичного значення має побудова областей стійкості у площині однієї чи будь-яких двох параметрів, вплив яких стійкість досліджують, і навіть побудова сімейства областей стійкості у площині двох параметрів що за різних фіксованих значеннях третього параметра.

Рівняння кордонів областей стійкості можна знаходити, користуючись будь-яким критерієм стійкості. Проте найчастіше практично застосовують найбільш загальний метод побудови областей стійкості, який був запропонований Ю. І. Неймарком й названо їм методом D-разбиения.

Рівняння кордону D-разбиения то, можливо отримано з характеристичного рівняння системи заміною p. s = jw.

Для першого контура.

Для другого контура.

11. Побудова ЛАЧХ відповідно до заданим перерегулированием, часом наростання і часом перехідного процесса.

[pic] [pic] [pic]сек Для першого контура.

Для другого контура.

———————————- [pic].

[pic].

[pic].

[pic].

[pic].

[pic].

[pic].

[pic].

[pic].

[pic].

[pic].

[pic].

[pic].

[pic].

[pic].

[pic].

[pic].

[pic].

[pic].

[pic].

[pic].

[pic].

[pic].

[pic].

[pic].

[pic].

[pic].

[pic].

[pic].

[pic].

[pic].

[pic].

[pic].

[pic].

[pic].

[pic].

[pic].

[pic].

[pic].

[pic].

[pic].

[pic].