Исследование системы автоматического управления - файл n1.doc

Исследование системы автоматического управления
Скачать все файлы (3953 kb.)

Доступные файлы (1):
n1.doc3953kb.15.02.2014 15:22скачать

n1.doc

  1   2
Содержание


1.

Задание

3

2.

Составление структурной схемы

5

3.

Определение передаточных функций

7

4.

Получение графиков переходного процесса и годографа Найквиста в Matlab


18

5.

Расчет параметров регуляторов (П, ПИ, ПИД), обеспечивающих заданные показатели качества системы

24

6.

Расчет и построение статических характеристик по управлению и возмущению

29

7.

Заключение

31

8.

Список используемой литературы

32




Приложение А

33


1 Задание
Задана структурная схема САУ (Рисунок 1), состоящая из типовых звеньев (усилительного, интегрирующего, апериодического, интегродифференцирующего и колебательного), охваченных внутренней и внешней обратными связями в соответствии с вариантом задания.



Рисунок 1 – Структурная схема САУ по каналам связи 1-9-5
Исходные данные представлены в Таблице 1.
Таблица 1

Исходные данные

Вариант

Структу-

ра

Исключены

звенья
















4

1-9-5

А2, И1

1,8

0,2

0,12

0,3

0,4

0,2

0,9



Требуется:

1. Составить структурную схему в соответствии с вариантом задания.

2. Определить передаточные функции:

2.1. Разомкнутой системы.

2.2. Замкнутой системы по управляющему воздействию.

2.3. Замкнутой системы по возмущающему воздействию.

3. Рассчитать и построить статические характеристики по управлению и возмущению.

4. Используя Matlab и Simulink получить графики переходных процессов не скорректированной системы и графики качественного показателя переходного процесса.

5. Рассчитать параметры регулятора (П, ПИ, ПИД), обеспечивающего заданные показатели качества системы.

6. Используя Matlab и Simulink получить графики переходных процессов скорректированной системы и качественные показатели переходного процесса.

7. Примечания (для всех):

7.1. ;

7.2. ;

7.3. (перерегулирование при управлении);

7.4. (перерегулирование при возмущении);

7.5. (быстродействие системы);

7.6. - коэффициент усиления звена,

- постоянная времени звена,

- дифференцирующая постоянная времени,

- коэффициент демпфирования колебательного звена,

, - коэффициенты обратных связей,

- коэффициент усиления параллельного звена,

- критический коэффициент, система в автоколебаниях,

- усилитель (),

- интегратор звено (),

- апериодическое звено (),

- интегро-дифференцирующее звено (),

- колебательное звено (),

обратная связь (),

- параллельная связь ().

2 Составление структурной схемы
2.1. Структурная схема в соответствии с вариантом задания представлена на Рисунке 2:



Рисунок 2 – Структурная схема САУ в соответствии с вариантом №4
2.2. Переходной процесс для структурной схемы, представленной на Рисунке 3, имеет вид:



Рисунок 3 – Переходный процесс структурной схемы САУ в соответствии с вариантом №4

2.3. АФЧХ разомкнутой системы имеет вид:



Рисунок 4 – АФЧХ разомкнутой САУ в соответствии с вариантом №4
Из представленной на Рисунке 4 АФЧХ можно сделать вывод, что система неустойчива, т.к. годограф Найквиста замкнутой системы при изменении частоты охватывает точку с координатами (-1, j=0).
2.4. ЛАЧХ разомкнутой системы имеет вид:



Рисунок 5 – ЛАЧХ разомкнутой САУ в соответствии с вариантом №4
Из представленной на Рисунке 5 ЛАЧХ можно сделать вывод, что система неустойчива, т.к. частота автоколебаний меньше частоты среза.

3 Определение передаточных функций
3.1. Разомкнутая система

3.1.1. Структурная схема в соответствии с вариантом задания представлена на Рисунке 6.



Рисунок 6 – Структурная схема САУ в соответствии с вариантом №4
3.1.2. Преобразуем последовательное соединение звеньев и , параллельные звенья и (Рисунок 7).

,

.



Рисунок 7 – Структурная схема САУ с преобразованиями звеньев и
3.1.3. Преобразуем схему путем переноса сумматора в начало, также преобразуем обратную связь (Рисунок 8).

, , .



Рисунок 8 – Структурная схема САУ с перенесенным сумматором

3.1.4. Преобразуем последовательные соединения звеньев и , и , получим звенья и соответственно (Рисунок 9).

,

.



Рисунок 9 – Структурная схема САУ с преобразованиями звеньев и
3.1.5. Преобразуем замкнутый контур с динамическим звеном , охваченный ООС , получаем звено (Рисунок 10).

,



Рисунок 10 – Структурная схема САУ с преобразованиями звеньев и
3.1.6. Преобразуем последовательное соединение звеньев и , получим звено (Рисунок 11).





Рисунок 11 – Структурная схема САУ с преобразованиями звеньев и

3.1.7. Преобразуем замкнутый контур с динамическим звеном , охваченный ООС , получаем звено (Рисунок 12).





Рисунок 12 – Структурная схема САУ с преобразованиями звеньев и
3.1.8. Преобразуем последовательное соединение звеньев и , получим звено (Рисунок 13).





Рисунок 13 – Структурная схема САУ с преобразованиями звеньев и
3.1.9. В результате преобразований структурной схемы САУ для разомкнутой системы было получено звено .

,

,

,

,

,

,



.

.

.
Переходный процесс представлен на Рисунке 14. Данный график совпадает с Рисунком 3, что свидетельствует о правильности произведенных алгебраических преобразований.



Рисунок 14 – Переходный процесс САУ после преобразований
3.2. Замкнутая система по управляющему воздействию (Рисунок 15).



Рисунок 15 – САУ по управляющему воздействию
3.2.1. Преобразуем замкнутый контур с динамическим звеном , охваченный ООС , получаем звено .





.
3.2.2. Для составим полином и определим параметры разомкнутой цепи:



















3.2.3. Получим выражение передаточной функции для разомкнутой системы:



3.2.4. Составим полином и определим параметры разомкнутой цепи:



где







3.2.5. Получим выражение передаточной функции для замкнутой системы по управлению:



Переходный процесс для замкнутой системы по управлению представлен на Рисунке 16.



Рисунок 16 – Переходный процесс замкнутой по управлению САУ
Из представленного на Рисунке 16 процесса можно сделать вывод, что система неустойчива.
3.3. Замкнутая система по возмущающему воздействию.

3.3.1. Исходная схема для преобразований представлена на Рисунке 17.



Рисунок 17 – САУ с возмущающим воздействием
3.3.2. Преобразуем схему, представленную на Рисунке 17 для дальнейших алгебраических преобразований. Перенесем возмущение с сумматором в начало схемы (Рисунок 18).



Рисунок 18 – САУ с перенесенным сумматором и возмущением
3.3.3. Получим для представленной на Рисунке 18 схемы.

где

,









.

3.3.4. Получим выражение передаточной функции для замкнутой системы по возмущению:



Переходный процесс для замкнутой системы по возмущению представлен на Рисунке 19.



Рисунок 19 – Переходный процесс замкнутой по возмущению САУ
Из представленного на Рисунке 19 процесса можно сделать вывод, что система неустойчива.
3.4. Вывод системы в режим автоколебаний.

3.4.1. Изменяя коэффициент системы, выводим систему в режим автоколебаний и определяем критический коэффициент. Схема представлена на Рисунке 20.





Рисунок 20 – Схема САУ с критическим коэффициентом

3.4.2. Переходный процесс для критической системы в режиме автоколебаний представлен на Рисунке 21.



Рисунок 21 – Схема САУ в режиме автоколебаний
3.4.3. Определим период автоколебаний исходя из графика, представленного на Рисунке 22.



Рисунок 22 – Определение периода автоколебаний

Опытным путем определим :


  1   2
Учебный текст
© perviydoc.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации