Любая помощь студенту и школьнику!


Жми! Коллекция готовых работ

Главная | Мой профиль | Выход | RSS

Поиск

Мини-чат

Статистика


Онлайн всего: 1
Гостей: 1
Пользователей: 0

Форма входа

Логин:
Пароль:

Курсовая по ТАУ

Курсовая по ТАУ (1000 руб.)

      Содержание

Постановка задачи...............................................................................................................3

Введение...............................................................................................................................4

1. Теоретические основы....................................................................................................5

1.1. Расчет настроек регулятора методом расширенных характеристик...................5             

1.2. Расчет каскадной системы автоматического регулирования...............................8 

1.3. Расчет цифровой системы регулирования...........................................................10                                                                                

2. Практическая часть........................................................................................................12                                                                                

2.1. Определение передаточной функции по кривой разгона...................................12

2.2. Расчет настроек регулятора методом расширенных характеристик.................14

2.3. Расчет каскадной системы автоматического регулирования.............................19

2.4. Расчет цифровой системы регулирования...........................................................24

Заключение.........................................................................................................................30                                                                                                            

Литература..........................................................................................................................31                                                                                                            

   

Постановка задачи

Дана кривая разгона объекта:

t, мин.

0

0,3

0,6

0,9

1,2

1,5

1,8

2,1

2,4

2,7

3

3,3

3,6

3,9

P, кг/см2

4

4,01

4,06

4,10

4,16

4,22

4,3

4,35

4,4

4,47

4,52

4,59

4,6

4,6

Необходимо:

1.            По кривой разгона определить передаточную функцию объекта.

2.            Рассчитать настройки П, ПИ, ПИД регуляторов методом расширенных    частотных характеристик.

3.            Рассчитать каскадную систему автоматического управления.

4.            Рассчитать цифровую систему регулирования.

 

Введение

Управление – это процесс формирования и реализации управляющих воздействий, направленных на достижение некоторой цели. Такой целью может быть поддержание некоторой физической величины на заданном уровне, изменение некоторого параметра по определенному алгоритму, получение желаемого вида переходных процессов и т.д.

Системой автоматического управления называется совокупность объекта управления и управляющего устройства, взаимодействие которых обеспечивает процесс управления без участия человека. Частным случаем системы автоматического управления является система автоматического регулирования, в которой в качестве управляющего устройства используется регулятор.

Пример автоматической системы регулирования

При автоматизации технологических объектов управления широко применяют одноконтурные САУ, обеспечивающие стабилизацию выходных координат объектов. Синтез таких систем предполагает знание статических и динамических характеристик ТОУ, позволяющих определить структуру регулятора и найти параметры его настройки.

Первый шаг процесса синтеза – определить назначения системы. Второй шаг – это указать те переменные, которые подлежат управлению. На третьем шаге необходимо предъявить требования к точности, после чего следует выбрать конфигурацию системы, которая обладала бы желаемым качеством. Такая конфигурация обычно включает в себя датчик, объект управления, исполнительное устройство и регулятор.

Затем нужно составить математическое описание объекта управления. Для этого требуется установить все взаимосвязи между переменными, характеризующими поведение объекта. В качестве описания можно использовать дифференциальные уравнения или передаточные функции.

Далее необходимо выбрать регулятор. Выбор типа регулятора может начинаться с простейших двухпозиционных регуляторов и заканчивается самонастраивающимся микропроцессорным регулятором.

Заключительный шаг процедуры синтеза состоит в настройке параметров системы, которые обеспечивали бы желаемые показатели качества.

  1. Теоретические основы

1.1 Расчет настроек регулятора методом расширенных характеристик

Практическое требование к АСР, диктуемое свойствами реальных объектов, заключается в том, что автоматическая система регулирования должна обладать определенным запасом устойчивости. Запас устойчивости гарантирует работоспособность системы при отклонениях в некоторых пределах ее параметров и изменении ее характеристик со временем или при изменении режима работы. Требование запаса устойчивости вводит ограничение на область расположения корней характеристического уравнения замкнутой системы.

Условие устойчивости линейной САУ формулируется следующим образом: для того, чтобы система была устойчива, необходимо и достаточно, чтобы все корни ее характеристического уравнения были левыми (т.е. находились в левой комплексной полуплоскости). Если хотя бы один корень правый, то система неустойчива. Если один из корней равен нулю, а остальные левые, то система находится на границе апериодической устойчивости. Если равны нулю вещественные части одной или нескольких пар комплексно сопряженных корней, то система находится на границе колебательной устойчивости.

Границей устойчивости замкнутой системы автоматического регулирования является мнимая ось комплексной плоскости. Если в качестве меры запаса устойчивости выбирают степень колебательности m, то границей расположения корней становятся два луча ОА и ОВ, расположенные под углом arctg m к мнимой оси (рис. 3).

Рис. 3. Иллюстрация к введению запаса устойчивости.

Обычно в расчетах в качестве граничных принимают значения степени колебательности m = 0.221 или m = 0.366.

Расчет АСР на заданный запас устойчивости по степени колебательности производится по расширенной амплитудно-фазовой характеристике (РАФХ) разомкнутой системы.

В этом случае критерий запаса устойчивости можно сформулировать следующим образом: если расширенная АФХ устойчивой или нейтральной разомкнутой системы Wр.с(m,) при изменении частоты от 0 до ∞ проходит через точку  с координатами [-1, i0], не охватывая ее на более низких частотах (рис. 4), то пара комплексно-сопряженных корней будет расположена на лучах, проведенных под углом arctg m к мнимой оси в левой полуплоскости, а все остальные корни характеристического уравнения замкнутой системы будут расположены левее этих лучей. 

 

Рис. 4. Пример годографов АФХ и РАФХ разомкнутой системы.

Этому условию соответствует выражение:

, где Wр.с(m,), Wоб(m,), Wрег(m,) -  РАФХ разомкнутой системы, объекта и регулятора.

Выполнение этого условия обеспечивается при определенных значениях параметров настройки регуляторов.

Поэтому на основании последнего выражения получаются уравнения для определения значений параметров настройки регулятора, при которых обеспечивается заданное ограничение на расположение корней характеристического уравнения замкнутой системы и, следовательно, заданный запас устойчивости для АСР:

                    

1.1.1 П - регулятор. П – регулятор имеет один параметр настройки С1. Его расширенные частотные характеристики совпадают с обычными, т.е.

 

В этом случае уравнения (*) принимают вид:

 

Рабочая частота ωр определяется из второго уравнения системы, а затем из первого находится оптимальная настройка С1.

1.1.2 ПИ – регулятор. ПИ – регулятор – регулятор с двумя параметрами настроек С1 и С0. Его расширенные частотные характеристики выводятся из передаточной функции подстановкой:

 

(с учетом того, что ).

После подстановки полученных выражений в уравнения (*) выводятся формулы для настроек регуляторов в следующем виде:

Поскольку в формулы для настроек входит неизвестная переменная ω, то, следовательно, существует бесчисленное множество настроек С1 и С0, обеспечивающих заданную степень колебательности в данной АСР, причем каждой паре настроек соответствует своя рабочая частота.

Если в плоскости параметров С1, С0 построить геометрическое место точек, соответствующих определенной степени колебательности m, получим кривую, называемую кривой равной колебательности (рис. 5)

Рис. 5. Плоскость параметров настроек ПИ-регулятора.

Принимая различные значения m, можно построить семейство кривых равной колебательности, каждая из которых разбивает плоскость параметров на две области: настройки, лежащие под кривой m* = сonst, обеспечивает себе степень колебательности, больше m*; область, расположенная под этой кривой, соответствует степени колебательности, меньшей, чем m*. Очевидно, что кривая m = 0 разбивает плоскость параметров настроек регулятора на области устойчивой и неустойчивой работы АСР.

На практике рекомендуется выбирать рабочую частоту из соотношения: , где ωп – частота, соответствующая П – регулятору (точка 1); ω* - частота, соответствующая вершине кривой равной колебательности.

Таким образом, методика расчета оптимальных настроек ПИ – регулятора сводится к следующему:

 - расчет расширенных частотных характеристик объекта для заданной степени колебательности m*;

- расчет и построение кривой равной колебательности m = m* в плоскости параметров С1 и С0 по формулам;

- выбор рабочей частоты ωр и соответствующих ей оптимальных настроек.                 

1.1.3 ПИД – регулятор. ПИД – регулятор имеет три параметра настроек С1, С0, С2 и поэтому его расчет по методу расширенных частотных характеристик несколько сложнее, чем расчет регуляторов с двумя параметрами.

Расширенные частотные характеристики ПИД – регулятора:

Заключение 

Сравнивая характеристики регуляторов мы приходим к тому, что П-регулятор  превосходит ПИ-регулятор по показателям динамической ошибки, степени затухания, кроме того П регулятор  наиболее прост конструктивно и дешев, однако он, в отличие от ПИ  и ПИД регуляторов, имеет статическую ошибку. Таким образом, П регулятор может использоваться в системах, не требующих точности регулирования.

Если же наличие статической ошибки недопустимо, то необходимо использовать ПИ- или ПИД-регуляторы. Наиболее оптимальным по показателям качества регулирования является ПИД-регулятор, но его следует выбирать в случае крайней необходимости, так как он наиболее сложный по конструкции и дороже в эксплуатации.

Каскадная система управления обеспечивает лучшее качество переходного процесса, так как в такой системе значительно сокращается время регулирования.

Цифровая система отличается от аналоговой тем, что функции регулятора в ней выполняет цифровой компьютер. Линии заданного запаса устойчивости подобны линиям m = const для аналогового регулятора. При этом следует учитывать, что чем больше значение интервала квантования Т, тем меньше по сравнению с непрерывным алгоритмом область заданного запаса устойчивости и тем ниже динамическая точность АСР.


Нужен полный текст этой работы? Напиши заявку cendomzn@yandex.ru

Календарь

«  Сентябрь 2020  »
ПнВтСрЧтПтСбВс
 123456
78910111213
14151617181920
21222324252627
282930

Рекомендуем:

  • Центральный Дом Знаний
  • Биржа нового фриланса