Система автоматической стабилизации мощности излучения рентгеновского прибора

Санкт-Петербургский  государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» 
 
 
 
 

Кафедра автоматики и процессов управления 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Курсовая  работа

на тему: 

Система автоматической стабилизации мощности излучения рентгеновского прибора.

( вариант  2 ) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Выполнил:

студент группы 5561                     

Борисов М.

Преподаватель:                              

Солодовников  Алексей Иванович 
 
 
 
 
 
 

Санкт-Петербург.

2007  
 

Содержание:

  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1. Задание:

Составить функциональную структуру системы. Расчет системы  по заданным показателям качества провести с помощью логарифмических частотных  характеристик. Выполнить поверочный расчет переходного процесса системы по управляющему (или по возмущающему) воздействию.

      Представить функциональную схему системы в  двухпроводном исполнении. Показать пример принципиальной схемы одного из элементов системы (по согласованию с преподавателем) 

Исходные данные: 
 

2. Построение функциональной  структурной схемы  системы

 

      Построим  исходную систему автоматической стабилизации мощности излучения рентгеновского прибора, анализируя исходные данные. Система будет состоять из следующих блоков: 
 

УУ – управляющее  устройство

УИ – управляемый  источник питания

РП – рентгеновский  прибор

ДМИ – датчик мощности излучения

f_B – возмущающее воздействие 

  
 
 
 
 
 

3. Составление передаточных  функций элементов системы

 

      Запишем передаточные функции (ПФ) звеньев исходной системы в общем виде, подставив  все заданные коэффициенты: 

1. Передаточная функция  управляющего устройства:

2. Передаточная функция  управляемого источника  питания: 

 

3. Передаточная функция  рентгеновского прибора:

4. Передаточная функция  датчика мощности  излучения:

4. Выбор порядка  астатизма системы:

Примем  υ=1, так как статическая ошибка управления по условию равна 0. 

5. Составление исходной  передаточной функции  и построение

  логарифмических АЧХ и ФЧХ для разомкнутого состояния системы

 

Для разомкнутой  системы:

W_исх (s) = =

 

Графики логарифмических частотных характеристик  изображены ниже на рис. 1

Показатели  качества исходной системы (получены в  программе CLASSIC): 

Частота среза: 0.4986 рад/с

Запас по фазе: 85.6656 град

Частота пи: 57.7350 рад/с

Запас по модулю: 60.1150 дБ

6. Построение желаемой  асимптотической  ЛАЧХ разомкнутой  системы по заданным  показателям качества.

 

На основании  заданных показателей качества по методу В. В. Солодовникова определяем:

 

Частота среза  может принимать значения большие 282 рад/с, т. к. по условию t_p должно быть меньше значения 0.04 с

дБ 

Передаточная  функция желаемой ЛАЧХ имеет вид 

  

где

Значения K, T₁,Т₂, T₃ подберем так, чтобы W_жел соответствовала требуемым показателям качества системы, полученным из диаграммы Солодовникова. 

По построениям  в программе CLASSIC получаем передаточную функцию следующего вида: 

 
 

На основании  полученных данных построим желаемую асимптотическую ЛАЧХ и ФЛЧХ характеристики, на этом же графике для наглядности  изобразим исходные характеристики: 

рис. 1 
 

7. Коррекция исходной ЛАЧХ в соответствии с желаемой

 

Для того чтобы  получить желаемые характеристики из исходных: 

 

Таким образом  для обеспечения необходимых  показателей качества системы необходимо применить ПИД (пропорционально-интегрально-дифференциальный) закон управления и последовательную коррекцию.

Тогда передаточная функция управляющего устройства будет  иметь вид:

Передаточная  функция корректирующего устройства:

Тогда передаточная функция разомкнутой полученной системы:

Показатели качества полученной системы:

Частота среза: 487.1219 рад/с

Запас по фазе: 45.4536 град

Для замкнутой  системы: 

 

8. Построение ФЛЧХ  скорректированной  системы для разомкнутого состояния. Проверка по запретной зоне, отвечающей заданному качеству системы

 

      ФЛЧХ  скорректированной системы изображена на рис. 1, совпадает с желаемой ФЛЧХ.  Из графика видно, что ФЛЧХ не заходит  в запретную зону и практически  удовлетворяет  заданным показателям качества, рассчитанным по диаграмме Солодовникова.

9. Поверочный расчёт  переходного процесса  системы

 

Возмущающее воздействие  по условию:

f_B(t) = f_B0 1(t),  возьмем f_B0 = 3

В результате поверочного  расчета в программе CLASSIC были получены следующие показатели качества при влиянии возмущения в виде ступенчатой функции:

Установившееся  значение: 3.0000

Время регулирования: 0.0090 с.

Перерегулирование: 23.08%

Полученные показатели качества удовлетворяют требуемым.

График переходной функции h(t) скорректированной замкнутой системы: 

 

10. Пример принципиальной  схемы тиристорного выпрямителя и его системы управления

 

         

11. Представление схемы  в двухпроводном  исполнении, с учетом  общего провода  у электронных  элементов