Расчет одноконтурной автоматической системы регулирования

 

Федеральное агентство по образованию

Томский Государственный Университет Систем

Управления и Радиоэлектроники

(ТУСУР)

Кафедра электронных средств автоматизации и управления (ЭСАУ)








«РАСЧЁТ ОДНОКОНТУРНОЙ АВТОМАТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ РЕГУЛИРОВАНИЯ»

Отчёт по курсовой работе

по дисциплине «Теория Автоматического Управления»



Выполнил:

студент гр. 530

Рачеев А.О.

Проверил:

Шидловский С.В.






Томск 2013


Содержание


Введение

Реферат

.Метод РАФЧХ

.Метод незатухающих колебаний

Заключение

Список литературы



Введение


Решение задач автоматизации технологических процессов требует от будущего специалиста умение и навыков разработки современных систем автоматического управления.

Совершенствование технологии и повышение производства труда относятся к важнейшим задачам технического прогресса. Эффективное решение этих задач возможно при внедрении систем автоматического регулирования и управления как отдельными объектами и процессами, так и производством в целом.

Задачей курсового проекта является объединение необходимых сведений о принципах работы промышленных автоматических систем регулирования и основных методов их оптимальной настройки.


Реферат


Курсовая работа 17с., 11 рис., 6 табл.

РЕГУЛЯТОР, ПИ-РЕГУЛЯТОР, ЧАСТОТА, МЕТОД, ОБЪЕКТ РЕГУЛИРОВАНИЯ, ПРЕДАТОЧНАЯ ФУНКЦИЯ, КОЭФФИЦИЕНТ ЗАТУХАНИЯ.

Объектом исследованием одноконтурная АСР с ПИ-регулятором.

Цель работы рассчитать оптимальные параметров ПИ-регулятора.

В процессе работы параметры ПИ-регулятора рассчитывались по двум методам, метод РАФЧХ и метод Незатухающих колебаний.

В результате работы были рассчитаны параметры ПИ-регулятора.

Данная АСР может применяться на технологических объектах, где используется ПИ-регулятор.

Курсовая работа выполнена в текстовом редакторе Microsoft Word, графики и таблицы выполнены с помощью программы MathCad.


)Метод РАФЧХ


Исходные данные:

Дана одноконтурная АСР с ПИ - регулятором, представленная на рис 1.1 и передаточной функцией объекта регулирования:



Где К= 3 ; n= 1 ; t= 14.4 ; Т1= 72 ;

интегральный критерий 1 ; Y= 0.85


Рисунок 1.1 - Структурная схема системы регулирования


Запишем исходную передаточную функцию с учетом заданных элементов


(1)


Заменим оператор в (1) на и найдем амплитуду и фазовый сдвиг по формулам


(2)

(3)


Таблица 1.1

Расчет параметров частотных характеристик


Исходя из таблицы 1.1 построим амплитудно-фазочастотную (рис 1.2), амплитудно-частотную (рис 1.4) и фазочастотную (1.3) характеристику объекта.



Рисунок 1.2 - АФЧХ объекта



Рисунок 1.3 - ФЧХ объекта Рисунок 1.4 - АЧХ объекта


Определим расширенные частотные характеристики, заменив оператор в (1) на , где , при



Таблица 1.2

Результаты расчета расширенных частотных характеристик


Используя ПИ-регулятор, применим следующие формулы для расчета


(4)

(5)


Обозначим ,



Таблица 1.3

Результаты расчетов параметров ПИ-регулятора


Рисунок 1.5-область параметров настройки ПИ-регулятора


Точка на графике, соответствует чуть правее максимума (т.е минимум второго интегрального критерия), определим параметры настройки ПИ-регулятора


.


Резонансная частота с-1.

Для построение переходного процесса в замкнутой АСР при возмущении f, идущем по каналу регулирующего воздействия, преобразуем схему, представленную на рисунке 1.1. В результате преобразования мы получаем структурную схему, представленную на рисунке 1.6., где входом будет являться внешнее воздействие f, а выходом - сигнал y. Сигнал Х проходит через звено с передаточной функцией Wоб(Р), выходом которого является сигнал y, последний через цепь обратной связи подается на звено с передаточной функцией Wр(Р). В результате мы получим преобразованную структурную схему системы, представленную на рисунке 1.6


Рисунок 1.6 - Результирующая замкнутая система АСР


Передаточная функция полученой замкнутой системы АСР примет вид


(6)


Найдем вещественую частотную характеристику, заменив оператор P в уравнении 5 на iw, выделим вещественуб часть и подставим различные значения частоты w в (таб. 1.4). На основе таблицы 1.4 построем ВЧХ системы (рис 1.7). Для построения переходного процесса (рис. 1.8) используется следующая формула


(6)

система автоматический регулирование частотный

Таблица 1.4

Результат расчетов


Рисунок 1.7 - Вещественно-частотная характеристика системы


Рисунок 1.8 - перходный процесс системы


Из данного переходного процесса определим оценки качаства:

Склонность системы к колебаниям, а следовательно, и запаса устойчивости могут быть охарактеризованы максимальным значением регулируемой величены или так называемой перерегулированием


Время регулирования tp - время, по истечению которого отклонение регулируемой величины от установившевогося будет превышать некоторой заданой величины


p=100

Статическая ошибка

Динамический коэффициент регулирования



Максимальная динамическая ошибка

А1=0.76

Степень затухания называется отношение разности двух соседнихфмплитуд, одного знака, к большей изних



)Метод незатухающих колебаний


В соотвествии с этим методом расчет настроек ПИ-регулятора проведем в два этапа: 1) расчет критической настройки пропорциональной составляющей S1кр, при котором АСУ будет находиться на границе устойчивости при соответствующей ?кр ; 2) определение по S1кр и ?кр оптимальных настроек S1* = KP, S0*=KP/TИ. При этом обеспечивается степень затухания ?=0.8~0.9

Строим, амплитудно-частотную и фазо-частотную характеристику. Производим расчет критической настройки пропорциональной составляющей , при которой АСР будет находиться на границе устойчивости, и соответствующую ей критическую частоту и амплитуду А. Определяем по полученным данным оптимальные настройки регулятора, обеспечивающие степень затухания от 0.8 до 0.9.

Оптимальные настройки для ПИ - регулятора находим по следующим формулам:


(2.1)

(2.2)

(2.3)

(2.4)

(2.5)

(2.6)


Уравнение (2.1) решаем графически по фазо-частотной характеристике. Находим критическую частоту и по амплитудно-частотной характеристике находим амплитуду при данной частоте.


Рисунок 2.1 - АФЧХ


Рисунок 2.2- АФЧХ


Проделаем все необходимые расчеты и найдем оптимальные параметры настройки ПИ - регулятора


Передаточная функция полученной замкнутой системы АСР примет вид:



Для построения переходного процесса воспользуемся следующей формулой:



Таблица 2.1

Результаты расчета



Рисунок 2.3 - Переходный процесс системы


Из данного переходного процесса определим оценки качества:

Склонность системы к колебаниям, следовательно, и запас устойчивости могут быть охарактеризованы максимальным значением регулируемой величины или так называемым перерегулированием:



Время регулирования tp - время, по истечению которого отклонение регулируемой величины от установившегося состояния не будет превышать некоторой заданной величины


p=76

Статическая ошибка



Динамический коэффициент регулирования



Максимальная динамическая ошибка

А1=0.76

Степенью затухания называется отношение разности двух соседних амплитуд, одного знака, к большей из них:




Заключение


Таблица 1

Результаты расчетов

Тип методаСтепень затухания Перерегу- лирование Время регулирования tСтатическая ошибкаМаксимальная динамическая ошибкаРАФЧХ0.9869.21%10000.76Незату- хающих колебаний0.98610.52%7600.76


Список летературы


1.А.М. Кориков - Основы теории управления (учебное пособие)

.С.В. Шидловский - Теория автоматического управления (учебное пособие)


Федеральное агентство по образованию Томский Государственный Университет Систем Управления и Радиоэлектроники (ТУСУР) Кафедра электронных средств ав

Больше работ по теме:

КОНТАКТНЫЙ EMAIL: [email protected]

Скачать реферат © 2017 | Пользовательское соглашение

Скачать      Реферат

ПРОФЕССИОНАЛЬНАЯ ПОМОЩЬ СТУДЕНТАМ