МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН
СЕВЕРО-КАЗАХСТАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИРСИТЕТ ИМ. М. КОЗЫБАЕВА
Факультет энергетики и машиностроения
Кафедра энергетики и приборостроения
КУРСОВАЯ РАБОТА
«Анализ режимов автоматического управления „
Дисциплина: “Основы автоматики»
автор Вакульчик М.Ю
Преподаватель Кашевкин А.А.
Петропавловск 2011 г
Содержание
Введение
1. Исследование режимов системы автоматического управления
1.1 Определение передаточной функции замкнутой системы
1.2 Построение логарифмической амплитудной частотнойхарактеристики
1.3 Построение логарифмической фазовойчастотной характеристики
1.4 Временные характеристики САУ
1.5 Исследование устойчивости САУ
2. Синтез системы «объект-регулятор»
2.1 Расчет оптимальных параметроврегуляторов
2.2 Выбор оптимального регулятора на основеэкспериментальных исследований
Заключение
Список литературыВведение
Автоматика — это область науки и техники, охватывающая теориюи принципы построения систем управления, действующих без непосредственного участиячеловека.
Первые автоматические устройства промышленного назначения былиразработаны в связи с появлением паровых машин. Во второй половине 19 века появилисьавтоматические устройства, основанные на использовании электрической энергии. Первоначальноработы по созданию автоматических систем в механике, электротехнике, теплотехникеи других научных отраслях велись независимо друг от друга.
Для современной техники характерны значительное усложнение задачуправления и рост объемов обрабатываемой информации, определяющие принципиальныйкачественный скачок автоматизации — широкое применение средств вычислительной техники.
Постоянное развитие науки и техники и интенсивное внедрение научно-техническихдостижений в производство обеспечивают непрерывное пополнение арсенала техническихсредств автоматики, вытесняя устаревшие элементы новыми, более современными конструкциями.
Основной задачей данной работы является ознакомление с основнымиметодами построения систем автоматического управления и систем автоматического управлениясредствами, необходимыми для их реализации.
1. Исследование режимов системы автоматического управления1.1 Определение передаточной функции замкнутой системы/> />
Рисунок 1. Функциональная схема системы регулирования температуры
ОР — объект регулирования;
РО — регулирующий орган;
Р — редуктор;
ДВ — двигатель;
УС — усилитель;
ЧЭ — чувствительный элемент;
UИЗ — измеренное напряжение;
DU — отклонение напряжения;
j1 — угол поворота вала двигателя;
j2 — угол поворота вала редуктора;
t1 — температура навходе объекта;
t2 — температура навыходе объекта;
UЗ — задающеенапряжение;
U1 — входное напряжениерегулирования двигателя.
1. Уравнение регулируемого объекта (1 + T1p) t2 = k1t1p
где T1 — постоянная времениОР; k1 — коэффициент передачи.
автоматическое управление регулятор режим
2. Уравнение регулирующего органа t1= k2j2,где k2 — коэффициентпередачи;
3. Уравнение двигателя вместе с редуктором (1 + T2p) ∙pj2= k3U1
где T2 — постоянная временидвигателя; k3 — коэффициент передачи;
4. Уравнение усилителя U1= k4 ∙DU
где k4 — коэффициент передачи;
5. Уравнение чувствительного элемента Uиз= k5 ∙t2.
Передаточные функции:
1. Усилитель /> (1.1)
2. Двигатель и редуктор /> (1.2)
3. Регулирующий орган /> (1.3)
4. Объект регулирования /> (1.4)
5. Чувствительный элемент /> (1.5)
/>
/>1.2 Построение логарифмической амплитудной частотнойхарактеристики
Определим тип исследуемого звена:
/> (апериодическое звено второго порядка)
Рассмотрим построение ЛАЧХ в случае апериодического звена второгопорядка. Это звено не относится к числу элементарных звеньев, его можно представитькак последовательное соединение двух апериодических звеньев первого порядка.
Для этого необходимо найти корни характеристического уравненияпередаточной функции звена Т3, Т4.
/> (1.6)
/> />
Тогда передаточная функция апериодического звена второго порядказапишется следующим образом:
/> (1.7)
/>
/>Уравнение асимптотическойЛАЧХ для апериодического звена второго порядка имеет вид
L (ω)≈
Первая асимптота начинается в точке 20lgk и продолжается до точки сопрягающейчастоты ω1=1/ T3 — начало второй асимптоты, которая откладываетсяс наклоном — 20дБ/дек. Третья асимптота начинается в точке сопрягающей частотыω2=1/ T3и имеет наклон уже — 40дБ/дек. В результате получим характеристику, изображеннуюна рис.2.