Анализ и синтез системы автоматического регулирования. Анализ и синтез системы автоматического управления. Анализ и синтез системы автоматического управления

• Название: Анализ и синтез системы автоматического управления
• Анкор: Анализ и синтез системы автоматического регулирования
• Дата: 11.10.2019
• Размер: 1.66 Mb.
• Имя файла: Анализ и синтез системы автоматического управления.docx
• Тип: Курсовая; #89650
• страница: 1 из 10

КУРСОВАЯ РАБОТА

На тему: «Анализ и синтез системы автоматического управления »

по дисциплине – «Автоматическое регулирование»

Выполнил

Научный руководитель

Содержание

Введение			3
1	Исследование режимов системы автоматического управления	4
1.1	Определение передаточной функции замкнутой системы	4
1.2 1.3	Построение логарифмической фазовой частотной характеристики Построение логарифмической фазовой частотной характеристики	6 8
1.4 1.4.1	Временные характеристики САУ Моделирование исследуемых характеристик в MatLab	9 11
1.5	Исследование устойчивости САУ	13
1.5.1	Критерий устойчивости Рауса-Гурвица	13
1.5.2	Критерий устойчивости Михайлова.	14
2	Синтез системы «объект-регулятор»	16
2.1	Расчет оптимальных параметров регуляторов	16
3	Выбор оптимального регулятора на основе экспериментальных исследований	21
Заключение			24
Список литературы			25

Введение
Автоматическое регулирование — это управление технологическими процессами при помощи продвинутых устройств с заранее определенными алгоритмами.

Для нормального выполнения технологических процессов необходимо контролировать физические условия их протекания. Такие физические параметры, как температура, давление, уровень и расход могут изменяться по многим причинам, и их изменения влияют на технологический процесс. Эти изменяемые физические условия называются «переменными процесса».

Некоторые из них могут понизить эффективность производства и увеличить производственные затраты. Задачей системы автоматического регулирования является минимизация производственных потерь и затрат на регулирование, связанных с произвольным изменением переменных процесса.

На любом производстве осуществляется воздействие на сырьё и другие исходные компоненты для получения целевого продукта. Эффективность и экономичность работы любого производства зависит от того, как технологические процессы и переменные процесса управляются посредством специальных систем регулирования.

В случае системы автоматического регулирования наблюдение и регулирование производится автоматически при помощи заранее настроенных приборов. Аппаратура способна выполнять все действия быстрее и точнее, чем в случае ручного регулирования.

Действие системы может быть разделено на две части: система определяет изменение значения переменной процесса и затем производит корректирующее воздействие, вынуждающее переменную процесса вернуться к заданному значению.

Для современной техники характерны значительное усложнение задач управления и рост объемов обрабатываемой информации, определяющие принципиальный качественный скачок автоматизации - широкое применение средств вычислительной техники.

Постоянное развитие науки и техники и интенсивное внедрение научно-технических достижений в производство обеспечивают непрерывное пополнение арсенала технических средств автоматики, вытесняя устаревшие элементы новыми, более современными конструкциями.

Основной задачей данной работы является ознакомление с основными методами построения систем автоматического управления и систем автоматического регулирования, средствами, необходимыми для их реализации.
1 Исследование режимов системы автоматического управления
1.1 Определение передаточной функции замкнутой системы

Рассмотрим получение передаточной функции системы изображенной на рисунке 1:



Рисунок 1. Схема системы регулирования температуры
Где соответственно:

ОР – объект регулирования;

РО – регулирующий орган;

Р – редуктор;

ДВ – двигатель;

УС – усилитель;

ЧЭ – чувствительный элемент;

U_ИЗ – измеренное напряжение;

U – отклонение напряжения;

₁ – угол поворота вала двигателя;

₂ – угол поворота вала редуктора;

t₁ – температура на входе объекта;

t₂ – температура на выходе объекта;

U_З – задающее напряжение;

U₁ – входное напряжение регулирования двигателя.

Значение параметров для системы регулирования температуры даны в таблице 1
Таблица 1

Значение параметров для системы регулирования температуры

№	k1	k2(Со/рад)	k3(рад/В)	k4	k5(В/Со)	Т1(с)	Т2(с)	UИЗ(В)
8	0.4	2	0.08	1	0.9	17	0.6	30

Для нахождения общей передаточной функции системы необходимо знать передаточную функцию каждого входящего в нее элемента.

Передаточная функция динамического звена определяется отношением выходной реакции звена к внешнему воздействию. Таким образом, используя заданные уравнения структурных элементов системы, найдем передаточные функции отдельных звеньев:

1. 
   Передаточная функция усилителя:
   

2. 
   Передаточная функция двигателя вместе с редуктором:
   

3. 
   Передаточная функция регулирующего органа:
   

4. 
   Передаточная функция регулируемого объекта:
   

5. 
   Передаточная функция чувствительного элемента:
   

Так как рассматриваемая система содержит обратную связь, то общая передаточная функция будет рассчитываться по формуле (1):
(1)





Теперь необходимо узнать, к какому типу элементарных звеньев относится полученная передаточная функция. Для этого находится коэффициент затухания ξ:


Следовательно данное звено является апериодическим второго порядка, так как ξ ≥1

1.2 Построение логарифмической амплитудной частотной характеристики
Частотные характеристики описывают установившиеся вынужденные колебания на выходе звена, вызванные гармоническим воздействием на входе. При гармоническом воздействии в устойчивых системах, после окончания переходного процесса, выходная величина также изменяется по гармоническому закону, но с другими амплитудой и фазой. И, следовательно, амплитудная частотная характеристика показывает изменение отношения амплитуд, а фазовая частотная характеристика – сдвиг фазы выходной величины относительно входной в зависимости от частоты входного гармонического воздействия.

Рассмотрим построение ЛАЧХ в случае апериодического звена второго порядка. Это звено не относится к числу элементарных звеньев, его можно представить как последовательное соединение двух апериодических звеньев первого порядка.

Для этого необходимо найти корни характеристического уравнения передаточной функции звена Т₃ , Т₄:

	(1.1)
	(1.2)

Тогда передаточная функция апериодического звена второго порядка запишется следующим образом:

(1.3)

Передаточная функция равна:



Уравнение асимптотической ЛАЧХ для апериодического звена второго порядка имеет вид:

(1.4)

Первая асимптота начинается в точке