Синтез и исследование свойств линейной системы автоматического управления

Автор: Пользователь скрыл имя, 10 Марта 2013 в 15:11, курсовая работа

Краткое описание

Выработка и закрепление практических навыков по следующим вопросам: преобразование структурных схем, формы представления математических моделей, анализ общесистемных свойств САУ: устойчивости, инвариантности, порядка астатизма, структурно-параметрический синтез закона управления методом ЛАЧХ и методом динамической компенсации.

Оглавление

Задание на курсовую работу……………………………………………………..4
Введение………………………………………………………………………….10
Основная часть…………………………………………………………………...11
Исследование объекта управления………………………………………11
Определение передаточных функций объекта управления…………………………………………………………11
Построение переходных характеристик объекта
по воздействиям и . Определение прямых
показателей качества объекта……………………………………12
Анализ переходных характеристик объекта и
обоснование необходимости автоматического
управления объектом……………………………………...………14
Синтез типового закона управления методом динамических компенсаций………………………………………………………………15
Определение настроек типового регулятора
методом динамических компенсаций постоянных времени…………………………………………………………….15
Определение прямых показателей качества САУ,
порядков астатизма, форм инвариантности……………..………17
Определение устойчивости и запасов устойчивости САУ…….22
Способы улучшения прямых показателей качества и устойчивости……………………………………………………....24
Синтез последовательного корректирующего звена…………………...25
Структурная схема одноконтурной САУ……………………..…25
Определение коэффициента передачи регулятора, обеспечивающего заданную ошибку по положению…………...25
ЛАЧХ и ЛФЧХ исходной разомкнутой САУ с учетом результатов синтеза САУ по точности (п. 3.1, 3.2)……………..27
Определение устойчивости и прямых показателей качества…..27
Анализ ЛАЧХ и ЛФЧХ и выбор способа частотной коррекции………………………………………………………….30
Построение асимптотических ЛАЧХ и ЛФЧХ.
Построение желаемой ЛАЧХ разомкнутой САУ……………….31
Определение ЛАЧХ последовательного
корректирующего звена…………………………………………..33
Выбор схемы и расчет параметров корректирующего звена…..37
Определение запасов устойчивости и прямых
показателей качества. Определение порядков
астатизма и форм инвариантности…………………………….…40
Исследование чувствительности САУ…………………………………..44
Исследование чувствительности прямых
показателей качества к отклонению параметров корректирующего звена на ±20% от расчетных значений……………………………………………………………44
Сравнительная таблица показателей качества
САУ, полученных в разделах 3 и 4. Анализ результатов………………………………………………………...46
Выводы о проделанной работе…………………………………...46
Заключение……………………………………………………………………….47
Список литературы………………………………………………………………49

Скачать в ZIP (1.40 Мб) Сколько стоит заказать работу?
Файлы: 1 файл

Курсовая работа ТАУ.doc

— 2.93 Мб (Скачать)

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ  И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Государственное образовательное  учреждение

высшего профессионального образования

«ЧЕРЕПОВЕЦКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Институт Информационных Технологий

 

Кафедра Автоматизации  и 

систем управления

 

Курсовая работа по дисциплине

«Теория автоматического  управления»

тема: «Синтез  и исследование свойств линейной системы автоматического управления»

для очной формы обучения

Вариант №7

 

Выполнил:

студент группы

 

Научный руководитель:

Оценка:____________

Дата сдачи:____________

 

 

 

 

 

Череповец

2012 г. 
Содержание

Задание на курсовую работу……………………………………………………..4

Введение………………………………………………………………………….10

Основная часть…………………………………………………………………...11

  1. Исследование объекта управления………………………………………11
    1. Определение передаточных функций объекта управления…………………………………………………………11
    2. Построение переходных характеристик объекта  
      по воздействиям   и . Определение прямых 
      показателей качества объекта……………………………………12
    3. Анализ переходных характеристик объекта и  
      обоснование необходимости автоматического  
      управления объектом……………………………………...………14
  2. Синтез типового закона управления методом динамических компенсаций………………………………………………………………15
    1. Определение настроек типового регулятора  
      методом динамических компенсаций постоянных времени…………………………………………………………….15
    2. Определение прямых показателей качества САУ,  
      порядков астатизма, форм инвариантности……………..………17
    3. Определение устойчивости и запасов устойчивости САУ…….22
    4. Способы улучшения прямых показателей качества и устойчивости……………………………………………………....24
  3. Синтез последовательного корректирующего звена…………………...25
    1. Структурная схема одноконтурной САУ……………………..…25
    2. Определение коэффициента передачи регулятора, обеспечивающего заданную ошибку по положению…………...25
    3. ЛАЧХ и ЛФЧХ исходной разомкнутой САУ с учетом результатов синтеза САУ по точности (п. 3.1, 3.2)……………..27
    4. Определение устойчивости и прямых показателей качества…..27
    5. Анализ ЛАЧХ и ЛФЧХ и выбор способа частотной коррекции………………………………………………………….30
    6. Построение асимптотических ЛАЧХ и ЛФЧХ.  
      Построение желаемой ЛАЧХ разомкнутой САУ……………….31
    7. Определение ЛАЧХ последовательного  
      корректирующего звена…………………………………………..33
    8. Выбор схемы и расчет параметров корректирующего звена…..37
    9. Определение запасов устойчивости и прямых  
      показателей качества. Определение порядков  
      астатизма и форм инвариантности…………………………….…40
  4. Исследование чувствительности САУ…………………………………..44
    1. Исследование чувствительности прямых 
      показателей качества к отклонению параметров корректирующего звена на ±20% от расчетных значений……………………………………………………………44
    2. Сравнительная таблица показателей качества  
      САУ, полученных в разделах 3 и 4. Анализ результатов………………………………………………………...46
    3. Выводы о проделанной работе…………………………………...46

Заключение……………………………………………………………………….47

Список литературы………………………………………………………………49

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задание на курсовую работу

по дисциплине «Теория автоматического управления»

Синтез и  исследование свойств системы автоматического  управления

Дата выдачи

Дата сдачи

Подпись студента

Подпись руководителя

19.03.12

19.04.12

    

 

Цель работы:

Выработка и закрепление  практических навыков по следующим  вопросам: преобразование структурных  схем, формы представления математических моделей, анализ общесистемных свойств  САУ: устойчивости, инвариантности, порядка астатизма, структурно-параметрический синтез закона управления методом ЛАЧХ и методом динамической компенсации.

 

Общие указания.

Курсовая работа является самостоятельной работой студента и предназначена для закрепления  и углубления теоретических и практических знаний полученных на лекциях, практических и лабораторных работах. В процессе работы у студентов должны развиться навыки самостоятельного решения конкретных инженерных задач на основе применения современных методов анализа, синтеза и исследования САУ с применением ЭВМ.

Курсовая работа выполняется  на стандартных листах формата А4. Все листы должны быть пронумерованы, сброшюрованы и заключены в обложку.

В пояснительной записке  должны быть: содержание, задание, введение, основная часть, заключение, список использованной литературы.

В содержании последовательно  перечисляются заголовки разделов и указываются номера страниц, на которых они размещены.

Введение должно отражать цели и задачи курсовой работы, обоснование  принятых способов анализа, синтеза и исследования.

Основная часть должна отражать все этапы выполнения задания. Расчетные формулы, на которые имеются  ссылки, должны быть пронумерованы. При  использовании формул, графиков и  таблиц, заимствованных из специальной  литературы, необходимо указывать источник. Порядковый номер данной книги в списке литературы заключается в квадратные скобки. Рисунки и таблицы располагаются непосредственно после упоминания в тексте и должны иметь номер и название. Соответствующие друг другу характеристики рекомендуется строить на одних и тех же графиках,  либо друг под другом в одинаковом масштабе.

При выполнении расчетов сначала записывается формула в  общем виде, затем в неё подставляются  исходные данные и приводится окончательный  результат. Расчеты, по которым имеются типовые методики, выполняются в соответствии с этими методиками.

Если расчеты выполняются  с использованием программных средств, необходимо привести название пакета программ, адрес программы, схему  ввода данных.

В заключении должны быть сформулированы выводы по проделанной работе и дана оценка синтезированной системе управления.

В список литературы включают использованные источники, которые  желательно располагать в порядке  ссылок на них в тексте записки.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задание на работу.

Раздел 1. Исследование объекта  управления.

    1. Определите передаточные функции (ОПФ) и . объекта управления, заданного в табл.1.
    2. Путем имитационного моделирования постройте переходные характеристики объекта по воздействиям и f(t). Определите прямые показатели качества.
    3. Проанализируйте переходные характеристики объекта и обоснуйте необходимость автоматического управления объектом.

 

Раздел 2. Синтез типового закона управления методом динамической компенсации.

2.1 Определите настройки типового регулятора на типовые показатели качества САУ методом динамической компенсации постоянных времени объекта.

2.2 Методом имитационного  моделирования постройте переходные  характеристики САУ по воздействиям U(t) и f(t). Определите прямые показатели качества САУ, порядки астатизма, формы инвариантности.

2.3 Определите устойчивость  и запасы устойчивости САУ.

2.4 Предложите и обоснуйте  способы улучшения прямых показателей  качества и устойчивости.

 

Раздел 3. Синтез последовательного корректирующего звена.

3.1 Изобразите структурную  схему одноконтурной системы  автоматического управления (САУ).

3.2  Определите коэффициент передачи  регулятора, обеспечивающий заданную ошибку по положению.

3.3 Постройте ЛАЧХ и ЛФЧХ исходной разомкнутой САУ с учетом результатов синтеза САУ по точности (п. 3.1, 3.2).

3.4 Определите устойчивость и  прямые показатели качества. Сделайте  вывод о необходимости коррекции.

3.5 Проанализируйте ЛАЧХ и ЛФЧХ  и выберете способ частотной  коррекции.

3.6 Постройте асимптотические ЛАЧХ и ЛФЧХ. По типовым показателям качества постройте желаемую ЛАЧХ разомкнутой САУ.

3.7 Определите ЛАЧХ  последовательного корректирующего  звена. По виду ЛАЧХ запишите  передаточную функцию  . Оптимизируйте ОПФ с целью улучшения качества динамики и упрощения до первого порядка.

3.8 Выберите схему и  рассчитайте параметры корректирующего  звена. Выберите номиналы элементов  из стандартного ряда. Рассчитайте  новое значение ОПФ.

3.9 Методом имитационного моделирования определите запасы устойчивости и прямые показатели качества по воздействиям U(t) и f(t). Определите порядки астатизма и формы инвариантности.

 

Раздел 4. Исследование чувствительности САУ.

4.1 Методом имитационного  моделирования исследуйте чувствительность прямых показателей качества к отклонению параметров корректирующего звена на ±20% от расчетных значений.

4.2 Составьте сравнительную  таблицу показателей качества  САУ, полученных в разделах 3 и  4. Проанализируйте результаты.

4.3 Сделайте выводы по проделанной работе.

 

 

 

 

 

 

Таблица 1. Варианты исходных данных.

Структурная схема:

Заданная ошибка по положению eст≤0,005

Виды передаточной функции:

1.      3.

 

2.       4. =1

вариант

Вид ОПФ

Параметры ОПФ

Вид

заданной

 ошибки

W1(p)

W2(p)

W3(p)

W4(p)

W5(p)

W6(p)

W7(p)

K1

k2

K3

T1

T2

1

1

4

2

4

1

3

4

1

5

2

1

2

2

4

1

4

2

3

4

3

2

4

3

3

4

3

3

4

1

4

3

4

2

3

3

4

5

1

4

4

3

4

1

3

2

1

4

2

5

2

3

5

1

2

3

4

1

2

3

5

1

1

4

5

6

3

2

1

4

3

2

1

1

5

2

1

2

7

2

3

4

1

2

3

4

2

4

3

3

4

8

4

3

2

1

4

3

2

3

3

4

5

1

9

3

4

1

2

3

4

1

4

2

5

2

3

10

1

4

3

2

1

4

3

5

1

1

4

5

11

4

3

1

2

3

4

1

1

5

2

1

2

12

4

1

2

3

4

1

2

2

4

3

3

4

13

1

4

3

2

1

3

4

3

3

4

5

1

14

2

1

4

3

2

1

4

4

2

5

2

3

15

1

3

2

4

1

3

2

5

1

1

4

5

16

2

3

1

4

2

3

1

1

5

2

1

2

17

4

1

1

2

2

3

3

2

4

3

3

4

18

4

3

3

2

2

1

1

3

3

4

5

1

19

2

3

4

2

1

1

4

4

2

5

2

3

20

1

3

1

2

4

2

3

5

1

1

4

5


 

 

Литература

  1. Савина А.И. «Конспект лекций по ТАУ, ч.1, ч.2»
  2. Савина А.И. Учебно-методическое пособие по дисциплине «Теория управления». Для студентов заочной формы обучения, ЧГУ, 2002 г.
  3. Савина А.И. Лабораторный практикум по курсу «Теория управления, ч.1,ч.2.», ЧГУ, 2002г.
  4. Савина А.И. «Учебный практикум по ТАУ, 2.1», ЧГУ,2005 г.
  5. Описание используемых для работы программных средств.

 

Руководитель курсовой работы к.т.н доцент                               А.И. Савина

2012 год.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Цели курсовой работы:

  1. выработка и закрепление практических навыков по вопросам преобразования структурных схем, форм представления математических моделей, анализа общесистемных свойств САУ: устойчивости, инвариантности, порядка астатизма;
  2. структурно-параметрический синтез закона управления методом ЛАЧХ и методом динамической компенсации.

Задачи курсовой работы:

  1. исследование объекта управления;
  2. синтез закона управления методом динамических компенсаций;
  3. синтез последовательного корректирующего звена и его оптимизация.

Суть метода динамических компенсаций сводится к определению доминирующих корней объекта (доминирующие корни определяют длительность переходного процесса и перерегулирование), которые затем компенсируются с помощью какого-либо типового закона управления. В результате обеспечивается минимизация времени регулирования, допустимое перерегулирование.

Синтез последовательного  корректирующего устройства предполагает:

  1. проведение синтеза САУ по точности, т.е. определение коэффициента передачи корректирующего звена, обеспечивающего необходимую точность;
  2. построение желаемой частотной характеристики разомкнутой системы, в соответствии с требуемыми показателями качества (синтез динамики), и сводится к обеспечению равенства ОПФ разомкнутой скорректированной системы и желаемой ОПФ разомкнутой системы, с помощью введения корректирующих звеньев, получаемых на основе желаемой и исходной частотных характеристик.

Информация о работе Синтез и исследование свойств линейной системы автоматического управления