Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет “ЛЭТИ”
Кафедра Автоматики и процессов управления
Курсовая работа по дисциплине
“Основы теории управления”
Исследование свойств и расчет характеристик СУ
Тема 18
“Система автоматического регулирования
скорости вращения двигателя постоянного тока”
Руководитель
доцент каф. АиПУ
Б.
Выполнили: А.
С.
Группа: 4325
Факультет:КТИ
Санкт-Петербург
2006
 |
ТЕМА 18
Рис.1
Структурная схема СУ
 |
Рис.2
Операторы звеньев
Звено 1. Фильтр. W1=1/(0.005s+1).
Звено 2. Коррекция последовательного типа. Исходная ПФ W2=1/1.
Звено 3. Усилитель. W3=10/1.
Звено 4. Тиристорный преобразователь. W4=10/(0.005s+1).
Звено 5. Двигатель. W5=2/(1s+1)(0.05s+1).
Звено 6. Тахогенератор. W6=0.5/1.
Звено 7. Датчик угла поворота. W7=1/1.
Коэффициент передачи цифровой части Kцч=1.
Функциональная схема исходной СУ представлена на рис.1. Структурная схема приведена на рис.2. На предыдущих этапах проектирования обеспечены необходимые астатизм и контурное усиление. Операторы и параметры всх звеньев (кроме корректирующего) изменению не подлежат.
Провести анализ качества исходной системы. При необходимости обеспечить динамику СУ – т. е. качество переходного процесса.
Требования к переходному процессу: перерегулирование s £ 10%.
1. Ввод в ЭВМ модели СУ с использованием программы CLASSiC-3
Структурная схема, представленная на рис.2, вводится в графическом редакторе программы CLASSiC-3. Отрицательная обратная связь обеспечивается инвертированием знака входного порта звена 1.
Модель исходной системы сохраняется в файле chulkov.mdl.
Для контроля правильности ввода операторов звеньев приводится текстовая сводка модели:
Примечание. Здесь и далее приведенные в качестве образцов данные расчетов, таблицы и графики заменяются на “свои” .
Модель: chulkov. mdl
=================================
Количество блоков: 7
Количество связей: 7
2. Анализ характеристик исходной системы
Корни характеристического полинома замкнутой СУ.
p1 = -1.174501 +42.046882j
p2 = -1.174501 -42.046882j
p3 = -209.325499 +43.012831j
p4 = -209.325499 -43.012831j
Абсолютное затухание: 1.175
Относительное затухание: 35.8
Оценка устойчивости и ее запасов по корням:
Система устойчива….
График переходного процесса приведен на рис.3
Рис.3
Показатели качества переходного процесса.
Установившееся значение: 0.9901
Время регулирования: 2.4832 с.
Перерегулирование: 82.42%
Выводы о поведении исходной СУ и о необходимосити синтеза динамики.
…
3. Синтез оператора корректирующего устройства
(выполняется совместно с преподавателем)
Порядок выполнения раздела 3
3.1. С использованием программы CLASSiC-3 cтроится ЛАХ Lисх(w) исходной разомкнутой системы на графике максимально возможного масштаба – см. рис. 4.
3.2. Средствами рисования WORD’а строятся линии частот сопряжения и строится асимптотическая ЛАХ (см. рис. 4).
3.3. Формируется типовая “желаемая” асимптотическая ЛАХ Lж(w), согласованная с ЛАХ исходной системы.
Требования к Lж(w):
· В диапазоне средних частот Lж(w) имеет наклон –20 дБ/дек в “коридоре” ±20 дБ;
· На высоких частотах (справа от участка с наклоном –20 дБ/дек) Lж(w) совпадает с Lисх(w);
· На низких частотах (слева от участка с наклоном –20 дБ/дек) Lж(w) совпадает с Lисх(w);
Желаемая асимптотическая ЛАХ средствами рисования WORD’а строится на рис. 4.
3.4. Строится асимптотическая ЛАХ Lк(w) звена коррекции (на рис. 4).
3.5. По ЛАХ звена коррекции записывается его ПФ Wк(s).
 |
На рис.4 представлены ЛАХ Lисх(w), Lж(w) и Lк(w).
Рис. 4
Оператор звена коррекции
.
Для данной СУ
.
4. Анализ характеристик скорректированной системы
4.1. Расчет ЧХ разомкнутой СУ
Используется модель исходной разомкнутой СУ, в которой установлено начальное значение Wк=1/1. По ней строятся характеристики исходной разомкнутой системы. В окне Характеристики, Передаточные функции, вводится рассчитанный оператор Wк(s). В результате на графиках образуются характеристики разомкнутых исходной системы, скорректированной системы и звена коррекции.
 |
На рис.5 построены указанные ЛАЧХ и ЛФЧХ.
Рис. 5
Вывод о соответствии ЛАЧХ, представленных на рис. 4 и рис. 5.
…
Частотные показатели качества скорректированной СУ:
Частота среза: 13.8422 рад/с
Запас по фазе: 94.0818 град
Частота пи: 96.9376 рад/с
Запас по модулю: 18.5544 дБ
4.2. Расчет характеристик замкнутой СУ.
Оператор звена коррекции вводится в структурную схему системы. Для этого в окне характеристик используются команды меню Расчеты, Обновить Вар. блок. Полученная скорректированная модель дополняеься обратной связью и записывается в новый файл.
Снова рассчитываются характеристики уже замкнутой скорректированной СУ.
На рис.6. показан переходный процесс в скорректированной СУ. Отмечено время первого согласования t1, харакутеризующее быстродействие системы.
Рис. 6
Показатели качества переходного процесса:
Время первого согласования: 0.4c
Установившееся значение: 0.9901
Время регулирования: 0.3603 с.
Перерегулирование: 0.00%
Вывод о соответствии требуемому качеству по динамике переходного процесса:
…
На рис.7 показана ЛАЧХ замкнутой системы и отмечена полоса пропускания wп.
Рис.7
Полоса пропускания: wп =11.784143
L(ω)=-2.994383 дБ
Коэффициент связи полосы пропускания и быстродействия системы
d = t1wп =4,7136572
Заключение
…
Основные порталы (построено редакторами)