Курсовая работа по курсу «Основы теории управления» (стр. 1 )

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ГОУ НИЖЕГОРОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ИМ. Р. Е. АЛЕКСЕЕВА

ИНСТИТУТ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ И ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

КАФЕДРА « ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ И ТЕХНОЛОГИИ »

Курсовая работа

по курсу «Основы теории управления»

Вариант: 13

Выполнили:

Студенты группы 13-В-2

Проверил:

Нижний Новгород

2016 г.

Задание

В задание входит блок-схема некоторого устройства, включающая три типовых звена со связями между ними. В блок-схеме имеются сцепленные контуры обратных связей и один канал прямой связи. В одном из типовых звеньев один параметр обозначен буквой K или T. Важнейшей темой КР является исследование устойчивости от этого буквенного параметра двух систем — заданной в варианте РС и замкнутой (ЗС), полученной охватыванием РС единичной отрицательной обратной связью (ООС).

Номер варианта задания – 13.

Структурная схема устройства

Блоки (типовые звенья):

1. Исследование всех свойств типовых звеньев структурной схемы и построение их принципиальных схем на операционных усилителях

Для каждого ТЗ выводится функциональное уравнение взаимосвязи выходного сигнала y(t) с входным x(t), вручную выводятся и программно строятся графики всех частотных (КЧХ C(ω), ВЧХ P(ω), МЧХ Q(ω), АЧХ A(ω), ФЧХ ϕ(ω), ЛАЧХ L(ω), ЛФЧХ Φ(ω)) и временных (ИХ w(t) и ПХ h(t)). Для блока с буквенным параметром (K либо T) каждая характеристика строится для трех его значений, два из которых, Kм и Kз, отличаются модулем и знаком от значения, заданного преподавателем для выполнения ЛР.

– передаточная функция

- измерение или выходной сигнал измерительного устройства, y=W(s)*x

- управление или входной сигнал регулятора

Звено (3)

– дифференцирующее звено первого порядка, - Коэффициент усиления;

y = W(s) * x = 3s*x; Заменим s на и выведем функциональное уравнение: y = 3x

W2(K) = 3s

Частотные характеристики

Вещественная частотная характеристика

W(jw) = 3jw

P(w) = Re (W(w)) = 0

ВЧХ нулевой из-за отсутствия вещественной части передаточной функции.

При изменении знака и модуля K, ВЧХ не изменяется.

Мнимая частотная характеристика

С ростом модуля коэффициента K, происходит растяжение графика характеристики МЧХ по оси Q. Изменение знака коэффициента приводит к отражению графика МЧХ от оси ω.

Годограф:

Амплитудно-частотная характеристика

= 3*|w|

Увеличение модуля К приводит к растяжению графика АЧХ по оси Q.

Знак коэффициента на АЧХ не влияет.

Фазо-частотная характеристика

= arg(i*w) / deg

Логарифмическая амплитудно-частотная характеристика

= 20*

Из сравнения видно, что графики идентичны по форме, но табличный сдвинут вверх по вертикальной оси на значение

Логарифмическая фазо-частотная характеристика

Ф(w) = 90o

Временные характеристики

-переходная характеристика

-импульсная характеристика

Синтез схемы на операционном усилителе

Вычислим суммы коэффициентов усиления по прямому и инверсному входам

Условие баланса

Условие баланса не выполняется, поэтому необходимо подобрать передаточные функции и с положительными коэффициентами, удовлетворяющие условию

Получаем

Проверим: 3s + 1 = 1 + 3s

Эскизная схема

Расчёт элементов схемы:

W11 * Z11 = W10 * Z10

3s * Z11 = 1 * Z10 => Z11 = ; Z10 = R

R10 ; C11 = 1 мкФ ; R10 = 3 МОм

1 * Z0 = W20*Z20

Z0 = 3s * Z20

R0 = => R0 = 3МОм ; C20 = 1мкФ

Готовая схема

Звено (K, 2).

= = -5-10s – Форсирующее звено первого порядка, - Коэффициент усиления;

– передаточная функция