А. А. Сніжко Відповідальний за випуск В. Д. Черв\

А. А. Сніжко Відповідальний за випуск В. Д. Черв'яков




Скачати 441.85 Kb.
НазваА. А. Сніжко Відповідальний за випуск В. Д. Черв'яков
Сторінка1/3
Дата11.07.2012
Розмір441.85 Kb.
ТипДокументи
  1   2   3




МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

СУМСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ УНІВЕРСИТЕТ


До друку і в світ

дозволяю на підставі

"Єдиних правил",

п.2.6.14

Заступник першого проректора- В.Б.Юскаев начальник організаційно-методичного

управління


Методичні вказівки до виконання курсової роботи «Синтез систем з підпорядкованим регулюванням» з дисципліни «Теорія автоматичного управління» для студентів спеціальності 6.091401

“Системи управління і автоматики”

денної та заочної форм навчання


Усі цитати, цифровий
та фактичний матеріал,

бібліографічні дані

перевірені, написання

одиниць відповідає

стандартам


Укладачі А.В.Павлов, Ю.Ф.Самедов

А.А.Сніжко

Відповідальний за випуск В.Д.Черв'яков


Декан фізико-технічного факультету Г.С.Воробйов


Суми Вид-во СумДУ 2007

^ МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

СУМСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ УНІВЕРСИТЕТ


Методичні вказівки

до виконання курсової роботи «Синтез

систем з підпорядкованим регулюванням»

з дисципліни «Теорія автоматичного управління»

для студентів спеціальності 6.091401

“Системи управління і автоматики”

денної та заочної форм навчання


Суми

Вид-во СумДУ

2007


Методичні вказівки до виконання курсової роботи «Синтез систем з підпорядкованим регулюванням» з дисципліни «Теорія автоматичного управління» для студентів спеціальності 6.091401“Системи управління і автоматики”денної та заочної форм навчання / Укладачі А.В.Павлов, Ю.Ф.Самедов, А.А. Сніжко – Суми: Вид-во СумДУ, 2007.-39 с.


Кафедра комп'ютеризованих систем управління


^ КЛЮЧОВІ СЛОВА


Система управління, підпорядковане управління, синтез, модульній оптимум, симетричний оптимум, контур регулювання.


Кафедра комп'ютеризованих систем управління


ЗМІСТ

С.

Список умовних скорочень і позначень……………………4

Вступ………………………………………………………..5

1 Виконання курсової роботи………………….….5

1.1 Мета і завдання курсової роботи………… ………..5

1.2 Підготовка до виконання курсової роботи…………6

1.3 Виконання та оформлення курсової роботи………..6

1.4 Варіанти завдань курсових робіт……………………8


2 Теоретичні відомості…………………………….….8

2.1 Методика знаходження рівнянь ланок………………8

2.2 Складання рівняння тиристорного перетворювача..13

2.3 Складання рівняння двигуна постійного

струму з незалежним збудженням……………………....18

2.4 Розрахунок здавачів струму і частоти

обертання ДПС…………………………………………...21

2.5 Розрахунок внутрішнього контуру за умови його

настроювання на модульний оптимум (МО)…….……..21

2.6 Розрахунок внутрішнього контуру за умови

його настроювання на симетричний оптимум (СО)…...25

2.7 Розрахунок параметрів регулятора за умови

настроювання зовнішнього контуру на МО…………...27

2.8 Розрахунок параметрів регулятора за умови

настроювання зовнішнього контуру на СО…………….29

2.9 Розрахунок кута струмообмеження………………....30

Контрольні питання…………………………………..33

Додаток А Структурна схема САР…….……….....34

Додаток Б Таблиця вхідних даних………….…..35

Додаток В Зразок оформлення титульного

аркуша….…………………………………………………..37

Список використанОЇ ЛІТЕРАТУРИ ……………….38

Список умовних скорочень та позначень


ТАУ – теорія автоматичного управління;

САУ – система автоматичного управління;

САР – система автоматичного регулювання;

МО – модульний оптимум;

СО – симетричний оптимум;

СІФР – система імпульсно-фазового регулювання;

ТП – тиристорний перетворювач;

ЕРС – електрорушійна сила;

ДПС – двигун постійного струму;

ПІ- регулятор – пропорційно-інтегруючий регулятор.

ВСТУП


Теорія автоматичного управління (ТАУ) в широкому розумінні цього слова є теорією побудови і функціонування систем автоматичного управління (САУ).

САУ можна розділити на дві характерні групи, які відрізняються одна від одної як за принципом управління, так і за особливостями функціонування, – розімкнуті САУ, що базуються на принципі керування за збуренням, і замкнуті САУ, які діють на основі принципу керування за відхиленням.

При відхиленні від стану рівноваги в надходженні та витратах енергії через дію збурень у системі виникає відхилення регульованої величини від заданого значення. Це приводить до включення в роботу регулятора, який намагається його зменшити, внаслідок цього виникає перехідний процес. Основним завданням ТАУ є оцінка поведінки САУ у перехідних режимах.

Важливим є дослідження поведінки САУ у стані рівноваги, де визначаються статична точність та інші статичні характеристики системи.

Можна виділити основні особливості ТАУ:

1) оцінка САУ в перехідних режимах за характеристиками окремих ланок системи;

2) тісний взаємозв’язок в дослідженні питань динаміки і статики;

3) вивчення САУ, різних за своїми фізичними властивостями.

Отже, ТАУ можна визначити як науку, що вивчає статичні та динамічні властивості САУ, принципи побудови структурних схем, методи вибору параметрів на основі вимог якості системи.


1 Виконання курсової роботи


1.1 Мета і завдання курсової роботи


Основною метою курсової роботи є отримання та закріплення відповідних знань і вмінь:

– з принципів побудови і синтезу САУ;

– з проведення математичного опису, моделювання та дослідження САУ;

– з проведення розрахунків з використанням обчислювальної техніки.


1.2 Підготовка до виконання курсової роботи


Для успішного виконання курсової роботи рекомендується повторити такий теоретичний матеріал: передатна функція та її застосування, системи підпорядкованого управління, настроювання систем управління на модульний (технічний) та симетричний оптимум, типові алгоритми управління САУ та електронні регулятори, прямі показники якості та точності САУ, принципи моделювання САУ в програмному середовищі MATLAB.

Курсова робота виконується індивідуально кожним студентом відповідно до номера варіанта, що був виданий студентові викладачем. Розрахункова схема та числові значення параметрів відповідно до різних варіантів наведені у додатках.


1.3 Виконання та оформлення курсової роботи


Виконана курсова робота подається на кафедру у вигляді розрахунково-пояснювальної записки, що відповідає таким вимогам:

– всі основні положення рішення повинні мати докладні пояснення;

– розрахунок кожної величини виконується спочатку в загальному вигляді, отримане співвідношення максимально спрощується, а потім до нього вносяться числові значення та наводиться остаточний результат із зазначенням одиниць вимірювання;

– курсова робота оформлюється акуратно з одного боку чистих стандартних аркушів паперу форматом А4 ( 210 290 мм). Титульний аркуш виконується на щільному креслярському папері відповідно до зразка, наведеного в додатках. Текст титульного аркуша повинен бути виконаний шрифтом відповідно до діючого стандарту;

– усі графіки повинні роздруковуватися на принтері з якістю, що дозволяє легко виявити всі їх елементи;

– оформлюючи розрахунково-пояснювальну записку, слід дотримуватися таких розмірів полів: ліве – не менше 30 мм, праве – не менше 10 мм, верхнє – не менше 15 мм, нижнє – не менше 20 мм.

Сторінки нумеруються арабськими цифрами у верхньому правому куті, а титульний аркуш включається до загальної нумерації, але на ньому номер не ставиться та не вноситься до змісту. Розділи записки нумеруються арабськими цифрами відповідно до розділу роботи. Вступ і висновок не нумеруються. За приклад можна взяти даний документ. Виправлення дозволяється робити тільки коректором за умови, що вони не мають масового характеру;

– таблиці та рисунки (схеми і графіки) повинні мати заголовки, розміщені над ними;

– формули, таблиці і рисунки нумеруються в межах розділу арабськими цифрами з урахуванням номера розділу: номер формули (таблиці, рисунка) складається з номера розділу і порядкового номера формули (таблиці, рисунка) у розділі, розділених крапкою;

– список використаних джерел необхідно оформити відповідно до стандарту;

Розрахунково-пояснювальна записка повинна містити:

– титульний аркуш;

– зміст;

– текст завдання;

– схему об'єкта регулювання;

– повний розрахунок зазначених змінних для кожного з об’єктів;

– графіки;

– висновки;

– список використаних джерел;

– додатки.


1.4 Завдання курсової роботи


У структурній схемі автоматизованого електроприводу, схема якого наведена в додатку А, а вхідні параметри наведені в додатку Б, розрахувати передатні функції всіх ланок САУ, забезпечити настроювання внутрішнього та зовнішнього контурів регулювання на МО та СО, провести розрахунки відповідних регуляторів. Провести моделювання поведінки перехідних процесів у системі за умови ненавантаженого та навантаженого об’єкта управління. Провести розрахунок кута струмообмеження.


2 Теоретичні відомості


2.1 Методика знаходження рівнянь ланок


Рівняння замкнутої САР отримують на основі рівнянь ланок, з яких складається дана система. При складанні рівняння замкнутої САР виходять з вірогідності принципу детектування, згідно з яким у САР існує напрямленість дії ланок – від попередньої до наступної. При цьому реакцією

наступної ланки на попередню нехтують. Тому рівняння динаміки ланки, взятої окремо, буде таким, як і цієї ланки в деякий САР. На практиці направленість дії ланок у САР забезпечується наявністю в системі детектуючих ланок, які можуть передавати енергію лише в одному напрямку. Прикладами можуть бути різноманітні підсилювачі та серводвигуни.

При складанні рівняння динаміки ланок дотримуються такої послідовності:

  1. Необхідно детально вивчити сутність фізичних явищ у ланці, знайти методи їх математичного опису. При цьому насамперед слід встановити узагальнені координати ланок і системи, під якими розуміють незалежні одна від одної змінні, необхідні та достатні для повного опису ланок. Кількість незалежних змінних визначає кількість степенів вільності даної системи.

  2. Визначають ланки САР і складають її функціональну схему.

  3. Встановлюють початок відліку відхилень узагальнених координат і напрямок їх зміни. Як правило, за початок відліку беруть стан рівноваги системи.

  4. При складанні рівнянь динаміки ланок і системи в цілому враховують вплив усіх діючих факторів.

  5. Якщо рівняння системи буде дуже складним, то на практиці його часто спрощують.

Основними шляхами спрощення рівняння САР є:

- нехтування деякими факторами, що мало впливають на поведінку та якість системи (наприклад, іноді змінні параметри ланок – коефіцієнти рівнянь – можуть прийматися сталими, якщо час суттєвої зміни параметра в кілька разів перевищує тривалість перехідного процесу, а також якщо коефіцієнти при вищих степенях похідної набагато менші від коефіцієнтів при похідних першого степеня; в цьому випадку можна зменшити порядок рівняння системи);

- заміна нелінійних залежностей лінійними;

- здійснення процесу лінеаризації.

При спрощенні рівняння динаміки САР необхідно в кожному конкретному випадку відповісти на питання, чи це спрощення можливе, виходячи із технологічних особливостей об’єкта (процесу).

Після спрощення рівняння і його лінеаризації отримують рівняння, яке називають рівнянням першого наближення. Це рівняння дає змогу в ряді випадків відповісти на деякі важливі питання побудови конкретної системи (за вибором початкового варіанта структури, впливом зміни параметрів, встановленням напрямків у проектуванні та настроюванням системи та ін.).

Рівняння динаміки ланок і САР можуть бути складені , як і рівняння статики, в абсолютних величинах, відхиленнях і відносних величинах.

При складанні рівнянь динаміки широко використовується операторна форма запису диференціальних рівнянь, згідно з якою вводяться символи похідних та інтегралів, що визначаються за допомогою оператора р. Записуємо похідні в операторній формі:





Тоді





Записуємо інтеграли в операторній формі:


і т.ін.


При операторній формі запису оператор розглядається як деяка величина, на яку можуть поширюватися всі алгебраїчні дії.

Правомірність відокремлення функції від знака оператора можна показати на основі відомих положень математики.

Наприклад, на основі того, що похідна суми деяких величин є сумою цих похідних:





в операторній формі можна записати





Множення або ділення обох частин деякого рівня на оператор допускається, тому що можливе почленне диференціювання або інтегрування обох сторін рівностей. Так, наприклад, , а інтеграл похідної при операторній формі запису має вигляд .


Приклад складання рівнянь динаміки при використанні різних форм запису. Як приклад розглянемо добре відомий елемент – активно-індуктивний електричний опір . Вхідною величиною є напруга , вихідною – струм .

На практиці такими елементами є обмотки збудження електричних машин постійного струму, котушки електромагнітів, елементи соленоїдних електроприводів тощо.

В даному випадку необхідно встановити в динаміці залежність вхід – вихід , використовуючи відомі положення фізики (електротехніки). Згідно з теорією електричних кіл еквівалентну схему елемента (ланки) можна подати у вигляді двох послідовно з’єднаних електричних опорів – активного та індуктивного .




Рисунок 2.1 – Схема активно-індуктивного опору


Миттєві значення спаду напруги на активному та індуктивному опорах відповідно позначимо і . При послідовному з’єднанні опорів їх сума дорівнює миттєвому значенню напруги мережі:


.


Враховуючи, що , а (де - ЕРС самоіндукції, а - коефіцієнт самоіндукції), отримаємо





Якщо розділимо ліву і праву частини рівності на і перенесемо вихідні величини в ліву частину рівняння, отримаємо рівняння динаміки ланки активного індуктивного опору в абсолютних величинах у вигляді


, (2.1)


де - стала часу; - передаточний коефіцієнт ланки.

В операторній формі запису це рівняння матиме вигляд


(2.2)


Для складання рівняння у відхиленнях введемо початкові значення і відповідні відхилення та .

Підставляючи значення у рівняння (2.1), отримаємо





Виключивши з цієї рівності рівняння початкової рівноваги , матимемо


(2.3)


в операторній формі запису


. (2.4)


Для складання рівняння у відносних величинах введемо як базові номінальні значення струму та напруги , позначивши





Підставляючи в рівняння (2.3) і (2.4) значення запишемо рівняння динаміки у відносних величинах у вигляді


, (2.5)


в операторній формі запису


. (2.6).


2.2 Складання рівняння тиристорного перетворювача


Безперервний сигнал керування , що надходить до тиристорного перетворювача (ТП), подається насамперед до системи імпульсно-фазового регулювання (СІФР), яка є частиною ТП. З її допомогою сигнал перетворюється на послідовність керуючих імпульсів, які формуються генератором імпульсів і мають відповідне відхилення по фазі щодо моменту відкриття тиристора. Змінюючи величину відхилення фази керуючих імпульсів, тиристорний перетворювач виконує зворотне перетворення дискретних сигналів у кусково-безперервний сигнал вихідної величини або, який подається в якірне коло двигуна М.

При точному розгляді процесів, що відбуваються в тиристорному перетворювачі, він повинен розглядатись як нелінійний дискретний елемент системи управління.

Досить точний математичний опис його можливий на основі теорії систем з широтно-імпульсною модуляцією другого роду (ШІМ). Це складно і тому на практиці ТАУ використовується, як правило, спрощене уявлення про процеси, які відбуваються в ТП.




Рисунок 2.2 – Схема тиристорного перетворювача


Згідно з теоремою Котельникова тиристорний перетворювач без втрат інформації пропускає сигнали, частоти яких менші за граничну частоту





де – кількість фаз перетворювача;
  1   2   3

Схожі:

А. А. Сніжко Відповідальний за випуск В. Д. Черв\С. О. Темченко Відповідальний за випуск В. Д. Черв'яков
Побудова частотних характеристик складного об'єкта регулювання" з дисципліни "Теорія автоматичного управління" для студентів спеціальності...
А. А. Сніжко Відповідальний за випуск В. Д. Черв\І. В. Щокотова Відповідальний за випуск В. Д. Черв'яков Декан фізико-технічного факультету Г. С. Воробйов
Програма, методичні вказівки та контрольні завдання з курсу „Теорія автоматичного управління” / Укладачі: А. В. Павлов, І. В. Щокотова....
А. А. Сніжко Відповідальний за випуск В. Д. Черв\Методологія створення автоматизованих систем керування а. В. Толбатов *; В. Д. Черв’яков *; канд техн наук; Т. Л. Щербак
Сформульовані завдання теоретичних, імітаційних І експериментальних досліджень, послідовне вирішення яких логічно приводить до створення...
А. А. Сніжко Відповідальний за випуск В. Д. Черв\Методологія створення автоматизованих систем керування а. В. Толбатов *; В. Д. Черв’яков *; канд техн наук; Т. Л. Щербак
Сформульовані завдання теоретичних, імітаційних І експериментальних досліджень, послідовне вирішення яких логічно приводить до створення...
А. А. Сніжко Відповідальний за випуск В. Д. Черв\С. В. Сніжко менеджмент в муніципальній енергетиці
Кайлюк Є. М., Сніжко С. В. Менеджмент в муніципальній енергетиці. Підручник для студентів економічних спеціальностей. / Є. М. Кайлюк,...
А. А. Сніжко Відповідальний за випуск В. Д. Черв\С. П. Шимчук
Наведено стислий огляд проблем вітчизняного редукторобудування та опис можливості підвищення крутного моменту черв’ячних передач...
А. А. Сніжко Відповідальний за випуск В. Д. Черв\Інноваційна діяльність
Відповідальний за випуск проректор з наукової роботи, кандидат хімічних наук, доцент В. В. Бугаєнко
А. А. Сніжко Відповідальний за випуск В. Д. Черв\Полтавська державна аграрна академія
Відповідальний за випуск – голова методичної ради спеціальності ”Ветеринарна медицина” – Міланко О. О
А. А. Сніжко Відповідальний за випуск В. Д. Черв\Н. М. Обметиця Відповідальний за випуск
України: Рекомендаційний список/ Бібліотека. Інформаційно-бібліографічний відділ. Суми: СумДУ, 2007
А. А. Сніжко Відповідальний за випуск В. Д. Черв\Харківська національна академія міського господарства с. В. Сніжко Менеджмент в енергетиці
Менеджмент в енергетиці (навчальний посібник для студентів усіх форм навчання напряму підготовки «Менеджмент»)/ Авт. Сніжко С. В....
Додайте кнопку на своєму сайті:
Документи


База даних захищена авторським правом ©zavantag.com 2000-2013
При копіюванні матеріалу обов'язкове зазначення активного посилання відкритою для індексації.
звернутися до адміністрації
Документи