Вам нужна курсовая работа?
Интересует Автоматизация?
Оставьте заявку
на Курсовую работу
Получите бесплатную
консультацию по
написанию
Сделайте заказ и
скачайте
результат на сайте
1
2
3

ОПЕРАТОРНЫЙ МЕТОД АНАЛИЗА И СИНТЕЗА ЛИНЕЙНЫХ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ

  • 39 страниц
  • 7 источников
  • Добавлена 29.12.2008
420 руб. 1 400 руб.
  • Содержание
  • Часть работы
  • Список литературы
Содержание

ВВЕДЕНИЕ
1ВАРИАНТЫ ЗАДАНИЙ
2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ И МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ
2.1. Анализ объекта управления
2.2. Синтез следящей системы управления
2.3. Построение электронной модели регулятора
3. РАСЧЕТ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ
3.1. Постановка задачи управления
3.2. Анализ объекта управления
3.3. Решение задачи стабилизации
3.4. Расчет передаточной функции регулятора
3.5. Построение электронной модели регулятора
3.6. Исследование замкнутой системы управления
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Фрагмент для ознакомления

Производя простые преобразования, находим коэффициенты полиномов и . В нашем случае получилось: и , . Таким образом передаточные функции регуляторов имеют вид:
и ,
а передаточная функция замкнутой системы:
.
ЛАХ и ЛФХ замкнутой системы представлены на рис. 3.4. Структурная схема системы управления приведена на рис. 3.5. Результаты компьютерного моделирования представлены на рис. 3.6 иллюстрируют асимптотическую устойчивость системы. При постановке эксперимента были выбраны ненулевые начальные условия на интеграторе с выходом .

3.4. Расчет передаточной функции регулятора

Управляющее воздействие объектом (3.13) строится в форме:
=2.58
где .
Для расчета передаточной функции регулятора воспользуемся методом, предполагающим построение желаемой передаточной функции замкнутой системы, удовлетворяющей выше перечисленным требованиям и синтез регулятора на соответствии между логарифмическими частотными характеристиками.





Рис. 3.4. ЛАХ и ЛФХ замкнутой системы




Рис. 3.5. Структурная схема системы управления


Рис. 3.6. Переходные процессы замкнутой системе управления

Исходя из требований точности, предъявляемых к системе управления, строим запретные области. Для выполнения требования (3.2) необходимо, чтобы коэффициент удовлетворял условию
.
Примем коэффициент , тогда условие (3.2) будет выполнено. Для выполнения требования (3.4) необходимо, чтобы
, . (3.20)
Для выполнения требования (3.6) необходимо, чтобы
, .
Строим желаемую асимптотическую ЛАХ разомкнутой следящей системы (см. рис. 3.7) и асимптотическую ЛАХ разомкнутой системы (см. рис. 3.8):
.
Очевидно, что система (3.22) не удовлетворяет приведенным техническим требованиям и, следовательно, должна быть модернизирована с помощью регулятора . Передаточную функцию регулятора находим следующим образом:
.
Откуда следует, что . Асимптотическая ЛАХ регулятора приведена на рис. 3.9. Структурная схема системы управления представлена на рис. 3.10. ЛАХ и ЛФХ разомкнутой системы приведены на рис. 3.11. По графикам находим запас устойчивости по амплитуде и фазе, которые соответственно составляют:
дБ;
.





Рис. 3.7. Желаемая асимптотическая ЛАХ

Рис. 3.8. Асимптотическая ЛАХ системы (3.22)


Рис. 3.9. Асимптотическая ЛАХ регулятора

3.5. Построение электронной модели регулятора

В данной части рассмотрим построение электронной модели регулятора для разработанного регулятора. Сначала, осуществим преобразование модели вход – выход регулятора

к модели вход-состояние-выход
, , (3.24)
где матрицы такие, что
,
.
Рис. 3.10.Структурная схема системы управления

Рис. 3.11. ЛАХ и ЛФХ разомкнутой следящей системы

Поскольку передаточная функция является составляющей регулятора, а не объекта управления, то она может быть сокращена, и для расчета управления целесообразно использовать следующий закон управления:
, (3.25)
где .
Теперь найдем неизвестные коэффициенты матриц уравнения (3.24). Для этого представим передаточные функции и через элементарные звенья такие как: сумматор, интегратор и усилитель. Структурная схема уравнения (3.25) через элементарные звенья показано на рис. 3.12.


Рис. 3.12. Структурная схема регулятора

Обозначив выход каждого из интеграторов, соответственно, как и получаем модель вход-состояние-выход
,
.
Откуда следует, что матрица неопределенных коэффициентов
; ; ; .
Теперь, по структурной схеме построим электронную реализацию регулятора. Звено регулятора с передаточной функцией представлено на рис. 3.13, где коэффициент .


Рис. 3.13. Электронная схема, реализующая передаточную функцию

Используя модель пространства состояний, построим электронную схему для регулятора (см. рис. 3.14), где , и . Значения приведенных выше коэффициентов должны быть: . Откуда следует, что значения электронных элементов выбираются из соотношений: .
На базе электронных схем представленных на рис. 3.13 и рис. 3.14, построим электронную схему всего регулятора (см. рис. 3.15). Выбираем значения емкостей и сопротивлений таким образом, чтобы были выполнены следующие соотношения:
;
1;
.
Из приложения 3 выбираем следующие значения емкостей и сопротивлений: мкФ, мкФ, МОм, кОм, кОм, кОм. Тогда передаточная функция регулятора , а приведенные на рис. 3.16 ЛАХ и ЛФХ разомкнутой системы показывают, что следящая система удовлетворяет всем техническим требованиям.

Рис. 3.14. Электронная схема звена

Рис. 3.15. Электронная схема регулятора





Рис. 3.16. ЛАХ и ЛФХ разомкнутой следящей системы

3.6. Исследование замкнутой системы управления


Рис. 3.17. Построение процесса при


Рис. 3.18. Построение процессов ошибки и задающего сигнала при


Рис. 3.19. Построение процессов ошибки и задающего сигнала при



Рис. 3.20. Построение процессов ошибки при


Рис. 3.21. Построение процессов возмущения при


Рис. 3.22. Построение процессов выхода и задающего сигнала при .

По результатом экспериментов определяем время переходного процесса и перерегулирование, а также максимальные по модулю значения установившейся ошибки в каждом эксперименте. По графику представленному на рис. 3.17 находим время переходного процесса с. и перерегулирование . По графикам представленным, соответственно, на рис. 3.18, 3.19 и 3.20 находим, что:
установившаяся ошибка отработки сигнала
;
установившаяся ошибка отработки сигнала
;
установившаяся ошибка, вызванная наличием помехи
.

Таким образом, требования представленные на разработку системы управления удовлетворяют всем заданным выше техническим условиям, что иллюстрируется результатами компьютерного моделирования и теоретическим расчетом.


СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Андриевский Б.Р., Фрадков А.Л. Избранные главы теории автоматического управления. - СПб.: Наука, 1999. -
Болтунов Г.И., Никифоров В.О., Чежин М.С. Программные средства анализа и синтеза систем управления. - СПб.: СПбГИТМО(ТУ), 2000. - с ??
Квакернаак Х., Сиван Р. Линейные оптимальные системы управления. - М.: Мир, 1977. -
Лямин А.В., Михайлов С.В., Никифоров В.О. и др. Исследование моделей объектов управления и среды функционирования. - СПб.: СПбГИТМО(ТУ), 2000. - с.89.
Мирошник И.В., Никифоров В.О., Фрадков А.Л. Нелинейное и адаптивное управление сложными динамическими системами. - СПб.: Наука, 2000. - 549 с.
Первозванский А.А. Курс теории автоматического управления: Учебное пособие. - М.: Наука. 1986. - 616 с.
Теория автоматического управления: Учебник для вузов по специальности "Автоматика и телемеханика". В 2-х ч. Ч.1. Теория линейных систем автоматического управления / Н.А. Бабаков, А.А. Воронов, А.А. Воронова и др.; Под ред. А.А.Воронова. - М.: Высш. шк. 1986. - 367 с.













2





















Рис. 2.2. Структурная схема следящей системы управления

















































Рис. 2.6. Электронный блок

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1.Андриевский Б.Р., Фрадков А.Л. Избранные главы теории автоматического управления. - СПб.: Наука, 1999. -
2.Болтунов Г.И., Никифоров В.О., Чежин М.С. Программные средства анализа и синтеза систем управления. - СПб.: СПбГИТМО(ТУ), 2000. - с ??
3.Квакернаак Х., Сиван Р. Линейные оптимальные системы управления. - М.: Мир, 1977. -
4.Лямин А.В., Михайлов С.В., Никифоров В.О. и др. Исследование моделей объектов управления и среды функционирования. - СПб.: СПбГИТМО(ТУ), 2000. - с.89.
5.Мирошник И.В., Никифоров В.О., Фрадков А.Л. Нелинейное и адаптивное управление сложными динамическими системами. - СПб.: Наука, 2000. - 549 с.
6.Первозванский А.А. Курс теории автоматического управления: Учебное пособие. - М.: Наука. 1986. - 616 с.
7.Теория автоматического управления: Учебник для вузов по специальности "Автоматика и телемеханика". В 2-х ч. Ч.1. Теория линейных систем автоматического управления / Н.А. Бабаков, А.А. Воронов, А.А. Воронова и др.; Под ред. А.А.Воронова. - М.: Высш. шк. 1986. - 367 с.

Узнать стоимость работы