Анализ и параметрическая оптимизация одноконтурных, двухконтурных и двухсвязных автоматических систем регулирования
Синтез базовой одноконтурной автоматической системы регулирования (АСР), "сложной АСР" (двухконтурная или двухсвязная). Анализ влияния фактора нестационарности динамических свойств объекта управления на показатели качества автоматического регулирования.
| Рубрика | Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника |
| Вид | курсовая работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 16.09.2017 |
| Размер файла | 634,2 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
17
Размещено на http://www.allbest.ru/
Содержание
- Введение
- Основные задачи
- Исходные данные
- Анализ временных характеристик
- Анализ частотных характеристик
- Библиографический список
Введение
Основной целью данной курсовой работы является закрепление знаний в области теории линейных динамических систем и приобретение навыков в их комплексном применении на примере решения задач анализа и параметрической оптимизации одноконтурных, двухконтурных и двухсвязных автоматических систем регулирования.
При выполнении работы необходимо провести анализ динамических характеристик объекта управления, синтез базовой одноконтурной АСР, синтез “сложной АСР" (двухконтурная или двухсвязная), анализ влияния фактора нестационарности динамических свойств объекта управления на показатели качества автоматического регулирования.
Выполнение данной курсовой работы предполагает применение основных частотных методов анализа и синтеза АСР: метода расширенных КЧХ, метода максимума АЧХ замкнутой системы (метод частотного показателя колебательности). В качестве инструментальных программных средств используются Classic, Math CAD, Math Lab, Vissim, ТЕМП.
Основные задачи
1. провести анализ динамических характеристик заданного объекта управления;
2. выполнить параметрическую оптимизацию базовой одноконтурной АСР с использованием заданного метода расчета в области требуемого запаса устойчивости замкнутой системы;
3. выполнить анализ показателей качеств автоматического регулирования для одноконтурной АСР с оптимальными параметрами настройки П-, ПИ-, ПИД-регуляторов;
4. провести параметрическую оптимизацию двухсвязной АСР;
5. выполнить сопоставление показателей качества АР для одноконтурной АСР и двухсвязной АСР;
6. выполнить анализ влияния фактора нестационарности динамических характеристик ОУ на устойчивость АСР и показатели качества АР для базовой одноконтурной АСР.
Исходные данные
1. Передаточные функции
, T=70
, k=0,25
2. Расчетная степень затухания - 0,85
3. Метод расчета АСР - МАЧХ
4. Требования к запасу устойчивости АСР
5. Минимизируемый критерий оптимальности АСР
6. Модель нестационарности динамических характеристик ОУ - [0,71,2] T
7. Критерий оптимизации - l2
8. Модель нестационарности k1* - [0,81,4] ki
9. Модель объекта управления
Рис.1 Структура модели двухсвязного ТОУ
10. Расчетная структура базовой одноконтурной АСР
Рис. 2 Структура базовой одноконтурной АСР для двухсвязного объекта
11. Расчетная структура основной (“сложной”) АССР
автоматическое регулирование одноконтурная двухсвязная
Рис. 3. Структура двухсвязной АССР
Анализ временных характеристик
К временным динамическим характеристикам относятся импульсная характеристика и переходная характеристика , которые вычисляются по следующим формулам:
[1, 9]
[1, 9]
При помощи выведенных аналитических выражений, а также построенным графикам для каждого канала определяется тип объекта и время затухания.
Для статических объектов время затухания определяется из выражения:
[1, 9]
Для астатических:
[1, 9]
Первый канал “вход-выход”:
Переходная характеристика
Рис. 4 Переходная характеристика первого канала
Импульсная характеристика
Рис. 5 Импульсная характеристика первого канала
Объект астатический, так как его переходная характеристика стремится к бесконечности, а импульсная характеристика к некоторому конечному значению:
Время затухания определяется по импульсной характеристике:
Рис. 6. Импульсная характеристика с нанесенными дельта-коридорами
Время затухания Tзат = 32 с.
Второй канал “вход-выход”:
Переходная характеристика
Рис. 7 Переходная характеристика второго канала
Импульсная характеристика
Рис. 8 Импульсная характеристика второго канала
Объект статический, поскольку его переходная и импульсная характеристики стремятся к некоторому конечному значению:
Время затухания определяется по переходной характеристике:
Рис. 9 Переходная характеристика с нанесенными дельта-коридорами
,
Тзат = 106 с.
Третий канал “вход-выход”:
Переходная характеристика
Рис. 10 Переходная характеристика второго канала
Импульсная характеристика
Рис. 11 Импульсная характеристика второго канала
Объект астатический, так как его переходная характеристика стремится к бесконечности, а импульсная характеристика к некоторому конечному значению:
Время затухания определяется по импульсной характеристике. Но в данном случае импульсная характеристика не является затухающей, поэтому для данного канала время затухания найти невозможно.
Анализ частотных характеристик
К частотным динамическим характеристикам ОУ относятся:
комплексные частотные характеристики (КЧХ) ;
амплитудные частотные характеристики (АЧХ)
фазовые характеристики (ФЧХ) .
Необходимо вывести аналитические выражения для вычисления:
1) КЧХ по передаточным функциям путем замены
, [1, 10]
2) АЧХ по действительной и мнимой частям КЧХ:
, [1, 10]
3) ФЧХ по действительной и мнимой частям КЧХ:
, где [1, 10]
Также необходимо построить график КЧХ, АЧХ и ФЧХ по всем каналам “вход-выход" ОУ.
Далее определяется “условная" частота среза:
, . [1, 10]
(где - предельно малое значение АЧХ ОУ)
Оценка производится следующим образом:
а) для статических объектов (b00, a00)
[1, 11]
(где - коэффициент передачи (усиления) объекта)
б) для астатических объектов (b00, a00, a10)
[1, 11]
Диапазон расчетных частот:
а) для статических объектов
[1, 11]
б) для астатических объектов
, [1, 11]
где
- время затухания временных характеристик для рассматриваемого канала “вход-выход" ОУ.
Первый канал “вход-выход”:
Переход в частотную область путем замены на :
Аналитическое выражение для вычисления АЧХ по действительной и мнимой частям КЧХ:
Аналитическое выражение для вычисления ФЧХ по действительной и мнимой частям КЧХ:
Годограф КЧХ:
Рис. 12 Годограф КЧХ для первого канала (wsr1 - условная частота среза, щpi1 - частота пересечения годографом КЧХ отрицательной действительной полуоси)
Оценка предельно малого значения АЧХ ОУ (объект - астатический):
График амплитудно-частотной характеристики:
Рис. 13 График АЧХ для первого канала
Условная частота среза:
рад/с
График фазо-частотной характеристики:
Рис. 14 График ФЧХ
Частота щр пересечения годографом КЧХ отрицательной действительной полуоси:
рад/с
Второй канал “вход-выход”:
Переход в частотную область путем замены на :
Аналитическое выражение для вычисления АЧХ по действительной и мнимой частям КЧХ:
Аналитическое выражение для вычисления ФЧХ по действительной и мнимой частям КЧХ:
Годограф КЧХ:
Рис. 15 Годограф КЧХ для второго канала (wsr2 - условная частота среза, щpi2 - частота пересечения годографом КЧХ отрицательной действительной полуоси)
Оценка предельно малого значения АЧХ ОУ (объект - статический, коэффициент усиления объекта равен k0 = ):
График амплитудно-частотной характеристики:
Рис. 16 График АЧХ для второго канала
Условная частота среза:
рад/с
График фазо-частотной характеристики:
Рис. 17 График ФЧХ
Частота щр пересечения годографом КЧХ отрицательной действительной полуоси принимается равной частоте среза:
щpi2 = wsr2 = 0.316 рад/с
Третий канал “вход-выход”:
Переход в частотную область путем замены на :
Аналитическое выражение для вычисления АЧХ по действительной и мнимой частям КЧХ:
Аналитическое выражение для вычисления ФЧХ по действительной и мнимой частям КЧХ:
Годограф КЧХ:
Оценка предельно малого значения АЧХ ОУ (объект - астатический):
График амплитудно-частотной характеристики:
Рис. 18 График АЧХ для третьего канала
Условная частота среза:
рад/с
График фазо-частотной характеристики:
Рис. 19 График ФЧХ для третьего канала
Частота щр пересечения годографом КЧХ отрицательной действительной полуоси принимается равной частоте среза:
щpi2 = wsr2 = 10 рад/с
Библиографический список
1. Таламанов С.А. Анализ и синтез автоматических систем регулирования: Учеб. - метод. пособие / ГОУ ВПО “Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина”. - Иваново, 2010. - 44 с.
2. Таламанов С.А., Никоноров А.Н. Практикум по теории автоматического управления. Часть I. Анализ динамических систем: учебно-метод. пособие / ГОУ ВПО “Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина”. - Иваново, 2007. - 60 с.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Анализ и синтез линейных двухконтурных систем автоматического регулирования (САР), построенных по принципу систем подчинённого регулирования с последовательной коррекцией. Составление схемы оптимальной двухконтурной статической и астатической САР.
курсовая работа [1,0 M], добавлен 11.12.2013Анализ и синтез автоматических систем регулирования. Синтез системы регулирования методами модального и симметричного оптимума. Анализ устойчивости электропривода. Сравнительный анализ синтезированной и нескорректированной системы регулирования.
курсовая работа [1,6 M], добавлен 04.04.2012Системы автоматического регулирования (САР), их виды и элементарные звенья. Алгебраические и графические критерии устойчивости систем. Частотные характеристики динамических звеньев и САР. Оценка качества регулирования, коррекция автоматических систем.
курсовая работа [1,5 M], добавлен 16.02.2013- Расчет одноконтурной и с предиктором Смита систем автоматического регулирования "Печь хлебопекарная"
Разработка одноконтурной системы автоматического регулирования пекарной печи. Показатели качества переходного процесса, степени затухания. Максимальное динамическое отклонение. Расчет коэффициентов дифференциального уравнения во АСР с упредителем Смита.
курсовая работа [160,1 K], добавлен 07.06.2015 Выбор, обоснование типов регуляторов положения, скорости, тока, расчет параметров их настройки. Синтез системы регулирования методами модального и симметричного оптимума. Построение переходных характеристик объекта регулирования по регулируемым величинам.
курсовая работа [777,3 K], добавлен 01.04.2012Разработка современных систем автоматического управления. Структурная схема системы регулирования. Расчет параметров частотных характеристик. Передаточная функция полученной замкнутой системы. Склонность системы к колебаниям и запас устойчивости.
курсовая работа [767,9 K], добавлен 27.05.2013Синтез систем автоматического регулирования простейшей структуры и повышенной динамической точности; получение переходных характеристик, соответствующих предельно-допустимым требованиям показателей качества системы; формирование управляющего воздействия.
курсовая работа [2,0 M], добавлен 11.04.2013Выбор регулятора для объекта управления с заданной передаточной функцией. Анализ объекта управления и системы автоматического регулирования. Оценка переходной и импульсной функций объекта управления. Принципиальные схемы регулятора и устройства сравнения.
курсовая работа [2,5 M], добавлен 03.09.2012Описание принципа действия выбранной системы автоматического регулирования. Выбор и расчет двигателя, усилителя мощности ЭМУ, сравнивающего устройства. Определение частотных характеристик исходной САР. Оценка качества регулирования системы по ее АЧХ.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 06.10.2011Проектирование промышленной системы автоматического регулирования на основе заданных параметров объекта регулирования. Вычисление передаточной функции объекта управления. Выбор исполнительного механизма совместно с регулирующим органом, датчика уровня.
курсовая работа [2,6 M], добавлен 09.04.2014Непрерывная система регулирования, состоящая из объекта регулирования, автоматического регулятора и нелинейной системы, включающей нелинейное звено. Возможность возникновения автоколебаний. Моделирование нелинейной системы автоматического регулирования.
курсовая работа [825,9 K], добавлен 13.11.2009Проверка качества работы автоматических систем регулирования (АСР) путем математическоого и имитационного моделирования на реальном микропроцессорном контроллере. Выбор периода квантования цифровых регуляторов, определение параметров их настройки.
курсовая работа [543,9 K], добавлен 19.11.2012Описание структурной схемы и оценка устойчивости нескорректированной системы. Осуществление синтеза и разработка проекта корректирующего устройства для системы автоматического регулирования температуры подаваемого пара. Качество процесса регулирования.
курсовая работа [1,8 M], добавлен 11.08.2012Синтез и анализ оптимальной одноконтурной системы автоматического управления. Расчеты по использованию регуляторов, реализующих ПИ- и ПИД-закон регулирования в цифровых системах. Выбор типа промышленного регулятора, определение его настроечных параметров.
курсовая работа [3,2 M], добавлен 11.02.2016Функциональная зависимость между входными и выходными параметрами как основная цель автоматического управления техническими системами. Система автоматического регулирования угловой скорости вращения коленчатого вала двигателя, алгоритмы функционирования.
курсовая работа [2,4 M], добавлен 19.11.2012Метод расширенных частотных характеристик. Обзор требований к показателям качества. Компьютерные методы синтеза систем автоматического регулирования в среде Matlab. Построение линии равного затухания системы. Определение оптимальных настроек регулятора.
лабораторная работа [690,0 K], добавлен 30.10.2016Системы автоматического регулирования (САР) с последовательной и параллельной коррекцией. Особенности синтеза САР "в большом" и "в малом". Варианты решающих цепей. Схемы включения и настройки. Синтез САР из условия минимума резонансного максимума.
лекция [792,0 K], добавлен 28.07.2013Знакомство с основными этапами разработки системы автоматического регулирования. Особенности выбора оптимальных параметров регулятора. Способы построения временных и частотных характеристик системы автоматического регулирования, анализ структурной схемы.
курсовая работа [1,6 M], добавлен 17.05.2013Определение передаточных функций звеньев системы автоматического регулирования (САР). Оценка устойчивости и исследование показателей качества САР. Построение частотных характеристик разомкнутой системы. Определение параметров регулятора методом ЛАЧХ.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 31.05.2013Построение кривой переходного процесса в замкнутой системе по ее математическому описанию и определение основных показателей качества системы автоматического регулирования. Определение статизма и статического коэффициента передачи разомкнутой системы.
курсовая работа [320,0 K], добавлен 13.01.2014
