Министерство  образования и  науки Российской Федерации ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

    НЕВИННОМЫССКИЙ  ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ (филиал)

    Государственного  образовательного учреждения высшего  профессионального образования

«Северо-Кавказский государственный технический университет»

Кафедра ____________________________________

КУРСОВАЯ  РАБОТА

 
 
 
 

по  Теории автоматического управления 

на тему: Проектирование системы автоматического управления

    Автор работы _____________________         ________Д.В. Сарычев____

                                                                 ^{подпись, дата,                                                                    инициалы, фамилия}

    Специальность 140604 – Электропривод и автоматика промышленных_____

    установок и технологических  комплексов ______________________________ 

    Обозначение курсовой работы КР–НТИСевКавГТУ Группа ЭПА-081__ 

    Руководитель  работы ___________________               _____________________

                                                                                    ^{подпись, дата                                                           инициалы, фамилия} 

    Работа защищена _______________________ Оценка ______________________

                                                                                      ^дата 
 
 

    Невинномысск  – 2010

 Содержание

    Введение  3

    1.Описание  функциональной схемы САУ и  построение структурной схемы  исследуемой САУ 4

    2. Выбор элементов САУ 6

    3.Вывод  передаточных функций элементов  САУ и расчет их параметров 9

    4. Статический расчет 4

    5. Определение устойчивости исходной САУ 16

    6. Построение желаемой ЛАЧХ САУ  19

    7. Синтез корректирующего устройства 21

    8. Построение частотных характеристик  САУ на ЭВМ 24

    9. Построение переходных характеристик  САУ на ЭВМ 27

    Заключение 29

    Список  используемой литературы 30

 ВВЕДЕНИЕ

    Проектирование  системы автоматического управления (САУ) представляет собой очень сложную, многовариантную задачу, решение  которой требует комплексного подхода. Проектировщику приходится учитывать  совокупность, зачастую противоречивых требовании, определенных техническим  заданием на разработку конкретной системы. Обычно выделяют группы требований:

• к статическим и динамическим характеристикам и параметрам САУ;
• к надежности и качеству функционирования системы в заданном диапазоне возмущающих и дестабилизирующих факторов, в том числе воздействий окружающей среды;
• к допустимым массогабаритным размерам установки, потребляемой, мощности и коэффициенту полезного действия;
• к технологичности изготовления элементов и системы в целом;
• к удобству настройки, эксплуатации, технического обслуживания и т.д.

    Методами  теории автоматического управления (ТАУ) решаются задачи анализа и синтеза систем управления техническими объектами, те решаются вопросы удовлетворения первым двум группам указанных требований. Анализ позволяет исследовать поведение САУ с известной структурой и параметрами в статических и динамических режимах ее работы. Синтез САУ сводится к выбору такой структуры системы, параметров и характеристик элементов, которые при заданных ограничениях наилучшим образом удовлетворяют предъявленным требованиям.

    Цель  курсовой работы закрепить основные положения ТАУ, получить практические навыки составления структурных  схем, математического описания элементов и систем, выработать умение оценить устойчивость и качество замкнутых систем. Эти навыки используются в последующих курсовых проектах по специальным дисциплинам, а также при дипломном проектировании. 
 
 
 

    

1. ОПИСАНИЕ  ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ СХЕМЫ  САУ И ПОСТРОЕНИЕ СТРУКТУРНОЙ СХЕМЫ  ИССЛЕДУЕМОЙ САУ

 

    

Описание  функциональной схемы  САУ

    На  рис 1 приведена функциональная электрическая  схема системы автоматического управления (САУ) скоростью вращения электродвигателя постоянного тока, независимого возбуждения.

      

    Рисунок 1 – Функциональная электрическая  схема САУ

    П - потенциометр; ПУ - предварительный усилитель, Г - генератор с обмоткой возбуждения ОВ_Д; Д - двигатель постоянного тока (ДПТ) с обмоткой возбуждения ОВ_Д; G_ТГ - тахогенератор с обмоткой возбуждения ОВ_ТГ; U_у - управляющее воздействие; U_ТГ - напряжение обратной связи, DU - сигнал рассогласования, I_ВГ -ток возбуждения генератора; U_Д - напряжение на якоре двигателя; w,М - частота вращения вала двигателя (регулируемая величина) и момент на его валу, М_С - момент сопротивления, приведенный к валу двигателя(возмущающее воздействие).

    В основу разрабатываемой системы  положен принцип управления по отклонению. Регулирование частоты вращения двигателя осуществляется при неизменном потоке главных полюсов (двигатель с независимым возбуждением) путем изменения напряжения на его якоре. 
 
 

    

Построение  структурной схемы  исследуемой САУ

    По  функциональной электрической схеме  САУ составляется ее структурная  схема, в которой все элементы классифицируются по их функциональному  назначению в процессе управления (рисунок 2)

    

    У- предварительный усилитель, который обеспечивает требуемую точность работы системы, а также может применяться в качестве элемента сравнения задающего воздействия и сигнала обратной связи (ОС) Коэффициент усиления усилителя определяется, исходя из требуемой точности стабилизации.

    РО - регулирующий орган - генератор, который  является исполнительным элементом  системы.

    ОУ - объект управления - ДПТ, регулируемой величиной здесь является частота вращения вала электродвигателя. Момент инерции нагрузки приведен к валу электродвигателя.

    ОСк - корректирующая ОС - пассивный или активный четырехполюсник, осуществляющий коррекцию динамических свойств системы.

    При определении параметров корректирующего  звена методом ЛЧХ необходимо исходить из условия обеспечения требуемых запасов по модулю и фазе, а также простоты реализации корректирующего звена.

    ГОС - главная ОС - тахогенератор, который является чувствительным элементом и осуществляет ОС в системе. 
 
 
 

    

2. ВЫБОР ЭЛЕМЕНТОВ САУ

 

    

Выбор двигателя

    Выбор типа двигателя осуществляется на основании  исходных данных технического задания, а именно, по предварительно рассчитанной мощности двигателя, частоте вращения вала двигателя и напряжению питания.

    Ориентировочно  мощность двигателя можно рассчитать по величине заданного статического момента сопротивления нагрузки, приведенного к валу двигателя,

     = * =19,6*157=3077,2 Вт

     - требуемая мощность двигателя, Вт;

     - статический момент сопротивления нагрузки, приведенный к валу двигателя, ;

     - частота вращения вала двигателя, 

    По  рассчитанной мощности и частоте  вращения по [1. с.9 т.4], выбираем тип двигателя, руководствуясь условием:

     

    Принимаем двигатель со следующими техническими данными (Таблица 1).

Таблица 1

    

Тип	, В	Вт	А	%	2р	2а		Ом	Ом	на  полюс	Ом	Нмс2
П-41	220	3200	18	80,5	4	2	540	1,41	0,0328	2700	470	1,47

 

где, - номинальное напряжение,

     - номинальная мощность,

     - номинальный ток,

     - номинальный КПД,

    2р- число пар полюсов,

     - число витков якоря,

     - сумма сопротивлений якорной  обмотки и добавочного сопротивления,

     - сопротивление статора,

     - число витков обмотки возбуждения,

     - общее сопротивление обмотки  возбуждения,

     - маховый момент.

    

  Выбор генератора

    Генератор постоянного тока выбирается по мощности и по величине номинального напряжения двигателя:

     ≥ / =8000/0,855=9356,73 Вт

      где,  - номинальная мощность генератора, Вт;

     - номинальная мощность выбранного  ранее двигателя, Вт;

     - КПД двигателя.

    Принимаем генератор по [1. с.10 т.5], со следующими техническими данными (Таблица 2).

Таблица 2

      

    где, - номинальное напряжение,

     - номинальная мощность,

     - номинальный ток,

     - мощность P₁,

    2р- число пар полюсов,

     - число витков якоря,

     - сумма сопротивлений якорной  обмотки и добавочного сопротивления,

     - сопротивление статора,

     - число витков обмотки возбуждения,

     - общее сопротивление обмотки  возбуждения, 
 
 

    

    

Выбор тахогенератора

    Тахогенератор выбирается из следующего условия:

      или  ,

    где

    Принимаем тахогенератор по [1. с.11 т.6], со следующими техническими данными (Таблица 3).

    Таблица 3

      

    где, - удельная ЭДС,

     - максимальная частота вращения,

     - номинальное напряжение возбуждения. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

3. ВЫВОД ПЕРЕДАТОЧНЫХ ФУНКЦИЙ  ЭЛЕМЕНТОВ САУ  И РАСЧЕТ ИХ ПАРАМЕТРОВ

 

  Вывод  передаточной  функции двигателя  постоянного тока

    Уравнение якорной цепи, которое представляет собой уравнение баланса ЭДС, имеет вид:

              (1)

    где, - индуктивность якорной цепи,

          - сопротивление якорных обмоток,

          - противоЭДС двигателя ( ),

          - конструктивная постоянная,

          - поток возбуждения ( ).

    Уравнение равновесия моментов:

              (2)

    где, - движущий момент двигателя ( )

- статический момент сопротивления нагрузки (при , ),

          - конструктивный коэффициент,

          - ток якоря двигателя,

          - приведенный момент инерции  якоря.

    В приращениях уравнения (1) и (2) принимают  вид:

             (3)

             (4)

    где, - управляющее воздействие,

          - регулируемая величина,

          - возмущающее воздействие.

    Из  уравнения (4) выразим величину :

              (5)

    и подставим в (3), учтя, что все переменные являются функциями времени:

      (6)

    Поделив обе части выражения (6) на величину и переходя к изображениям, получим:

        (7)

    где, - постоянная времени цепи якоря, с;

          - электромеханическая постоянная  времени, с.

    По  выражению (7) легко получить передаточные функции ДПТ по управляющему воздействию:

            (8)

где, - коэффициент передачи ДПТ по управляющему воздействию, .

    По  возмущающему воздействию:

            (9)

    где - коэффициент передачи ДПТ по возмущающему воздействию, .

    

  Расчет параметров передаточной функции двигателя постоянного тока

    Определим параметры цепи:

    Номинальный ток возбуждения двигателя:

    

    где, - номинальное напряжение возбуждения, равное напряжению питания (по заданию),

          - температурный коэффициент.

    Номинальный ток якоря двигателя:

    

    Индуктивность якорной цепи двигателя:

    

    где - эмпирический коэффициент.

    Номинальный ток возбуждения генератора:

    

    Номинальный ток якоря генератора:

    

    Индуктивность якорной цепи генератора:

    

    Суммарное сопротивление якорных обмоток  в нагрузочном состоянии:

    

    

    

    Приведенный момент инерции  :

    

    где - момент инерции якоря двигателя

          - по заданию.

    Конструктивные  постоянные определяем из соотношения:

    

    

    Подставим параметры в передаточные функции:

    

    

    

    

    По (8) передаточная функции ДПТ по управляющему воздействию:

    

    По (9) передаточная функции ДПТ по возмущающему воздействию:

    

    

  Вывод передаточной функции генератора

    Дифференциальное  уравнение для цепи возбуждения ГПТ при определенных допущениях имеет вид:

             (11)

    или в конечных приращениях:

           (12)

    где  - сопротивление обмотки возбуждения ГПТ,

          - индуктивность обмотки возбуждения  ГПТ,

          - ток обмотки возбуждения  ГПТ,

          - напряжение обмотки возбуждения  ГПТ.

    Уравнение ЭДС якоря ГПТ:

              (13)

    или в конечных приращениях:

               (14)

    Угловой коэффициент характеристики холостого  хода ГПТ в ее линейной части определяется как

               (15)

    откуда  можно получить выражение:

                (16)

    Подставляя  выражение (16) в уравнение цепи возбуждения  ГПТ (12), которое в изображениях имеет  вид:

            (17)

    после соответствующих преобразований получим  выражение передаточной функции  ГПТ:

             (18)

    где - статический коэффициент передачи ГПТ,

          - постоянная времени ГПТ.

•   Расчет параметров передаточной функции генератора постоянного тока

    Сопротивление обмотки возбуждения в нагретом состоянии:

    

    Индуктивность обмотки возбуждения генератора:

        (19)

    где - коэффициент, учитывающий рассеяние магнитного потока,

     - конструктивная постоянная, определяется  по универсальной кривой намагничивания, с учетом масштабных коэффициентов:

    

    Масштабные  коэффициенты определяются так:

      (20)

    где -номинальный поток возбуждения,

          - конструктивная постоянная,

          - удвоенное число обмоток  якоря.

    

    где

    Для определения статического коэффициента передачи ГПТ, определим коэффициент :

    

    

             (21)

    

    По (18) передаточная функция ГПТ:

    

• Вывод и расчет параметров передаточной функции тахогенератора

    Уравнение ЭДС якоря тахогенератора имеет  вид:

               (22)

    а в конечных приращениях:

             (23)

    Переходя  к изображениям, получим:

    

    где - статический коэффициент передачи тахогенератора.

    Передаточная  функция ТГ:

            (24) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 


4. СТАТИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ
 


    В процессе статического расчета системы  необходимо определить коэффициент передачи разомкнутой системы, обеспечивающий заданную статическую ошибку по возмущению:

               (25)

    где   - статическая ошибка системы (из задания), %;

          - статизм объекта регулирования, %;

         D- диапазон регулирования (из задания).

Величина  , которая является относительной ошибки изменения скорости двигателя при изменении нагрузки от 0 до номинальной, определяется по формуле:

              (26)

    Величину  частоты вращения вала двигателя  можно определить из выражения:

            (27)

    Для этого сначала определим  для номинального режима:

        (28)

    Теперь  можно определить частоту для  идеального холостого ход, учитывая, что величина , остается неизменной в различных режимах работы ДПТ и при идеальном холостом ходе ток якоря равен нулю.

    

    По  полученным данным определим  и по (26) и (25) соответственно:

    

    

    Коэффициент усиления усилителя:

          (29) 


5. ОПРЕДЕЛЕНИЕ УСТОЙЧИВОСТИ ИСХОДНОЙ САУ
 


• Построение  структурной схемы  исходной САУ

    Выбрав  элементы САУ, определив их передаточные функции и рассчитав параметры этих передаточных функций, можно составить структурную схему исходной системы. На рисунке 3 представлена структурная схема исходной (нескорректированной САУ, которая позволяет составить передаточную функцию разомкнутой системы по управляющему воздействию, положив f (S) = 0):

    

    1, 4 – сумматоры, функции которых  в электрической схеме выполняет  потенциометр.

    2- передаточная функция предварительного  усилителя  .

    3- передаточная функция генератора  .

    5- передаточная функция двигателя  .

    6- передаточная функция тахогенератора  .

    Передаточная  функция по управляющему воздействию:

       (30)

    Аналогично  определяется передаточная функция  по возмущению W_f(S). 
 
 
 


    

• Построение  ЛЧХ исходной системы

    Построение  ЛАЧХ и ЛФЧХ можно выполнить по выражению (30).

    Если  Wд (S) удается привести к виду

      (31)

где

    

    

    Т₁ > Т₂ > Т₃,

      то, найдя , i = 1, 2, 3 - частоты сопряжения, существенно упрощается построение ЛАЧХ и ЛФЧХ системы:

      (32) 

        (33)

    Подставив исходные данные, составляем таблицу:

Таблица 4

    

i
3	0.0079	125.9009	2.1000
2	0.0579	17.2837	1.2376
1	1.0995	0.9095	-0.0412

 
 
 
 
 


    

    

    В данном курсовом проекте строим асимптотические  ЛЧХ.

    (графики   L_исх(w) и j_исх(w) смотри ПРИЛОЖЕНИЕ А) 
 
 


    

• Определение устойчивости исходной ЛЧХ по критерию Найквиста  для ЛАЧХ

    Критерий  Найквиста: если разомкнутая система  устойчива или нейтральна, то для  ее устойчивости в замкнутом состоянии  необходимо и достаточно, чтобы число  переходов ЛФЧХ через линию -180⁰ при положительных значениях ЛАЧХ было четным (в частном случае равным нулю).

    Исходя  из этого критерия определяем по ЛФЧХ (смотри ПРИЛОЖЕНИЕ А), что система  находится в неустойчивом состоянии.

    По  исходной ЛАЧХ определим частоту  среза w_ср из условия L_paз(w) = 0;

    

    запас устойчивости по фазе находится из условия g = 180° + j(w_ср);

    

    запас устойчивости по модулю находится из условия h = - L(w_j),

    где w_j - частота, при которой j (w)= -180° или [g = 0].

     

    Необходимые запасы устойчивости зависят от класса САУ и требований к качеству регулирования. Для простых статических систем, обычно g =30°- 60°;

    h = 6 ¸ 20 дБ. Полученные величины удовлетворяют требованиям в притык, учитывая погрешность все равно необходима коррекция системы. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 


6. ПОСТРОЕНИЕ  ЖЕЛАЕМОЙ ЛАЧХ САУ
 


    Желаемая  ЛАЧХ разомкнутой системы L_ж (w) строится в соответствии с требованиями, предъявляемыми к качественным показателям проектируемой системы. Основными качественными показателями системы обычно считаются коэффициент усиления системы, допустимое время переходного процесса, величина перерегулирования. Желаемая ЛАЧХ может быть условно разделена на три части низкочастотную, среднечастотную и высокочастотную.

    Низкочастотную  часть ЛАЧХ определяет требуемая  точность работы системы, а, следовательно, коэффициент усиления системы и порядок ее астатизма. Так как разрабатываемая система является статической, то низкочастотная асимптота желаемой ЛАЧХ имеет наклон 0 дБ/дек и пересекает ось ординат в точке .

    Среднечастотный участок желаемой ЛАЧХ является наиболее существенной частью характеристики, так как ее вид, в основном, определяет качество переходного процесса системы.

    Установлено, что наклон ЛАЧХ при пересечении  оси абсцисс в точке  должен быть минус 20 дБ/дек, а частота среза и время переходного процесса t_p

связаны между собой соотношением:

               (34)

где, t_p  - определяется из условия достижения выходной координатой уровня 0,95-1,05 установившегося значения,

К₀ - определяется по [1.с.18 р.4] в зависимости от заданного значения перерегулирования s, % .

    Так как по заданию  , то по [1.с.18 р.4] следует определить Р_мах:

    Р_мах=1,1 


     Желаемая  частота среза по (34):

     

     

    Справа  и слева относительно частоты  среза  среднечастотный участок ограничивают частотами и , которые определяются приблизительно из соотношений   ; .

    Среднечастотную асимптоту сопрягают с низкочастотной так, чтобы в интервале частот, где   0 < Lж <Lg, имелся бы избыток фазы g ³ g_min. Величины Lg  и g_min определяется по [1.с.19 р.5]:

    Lg  =21дБ;

    g_min=45⁰

      Избыток фазы проверяют для точки w =w_2ж , где Lж £ Lg. Сопрягающая асимптота будет иметь наклон -40 дБ/дек.

    Высокочастотная часть ЛАЧХ сравнительно мало влияет на вид переходного процесса и практически не влияет при Lж < -26 дБ. Поэтому в целях упрощения ЛАЧХ корректирующего устройства она выбирается по возможности аналогичной ЛАЧХ исходной системы.

    Для интервала частот, где - Lg £ Lж £ 0, нужно иметь g > g_min. Избыток фазы проверяют в точке w_3ж. Если g < g_min, то точку w_3ж можно сместить право или увеличить наклон сопрягающей высокочастотной асимптоты.

    (график  Lж(w) смотри ПРИЛОЖЕНИЕ А) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 


7. СИНТЕЗ  КОРРЕКТИРУЮЩЕГО  УСТРОЙСТВА
 


    

Построение  ЛЧХ  корректирующего  устройства

    В разрабатываемой САУ используем параллельное корректирующее устройство, которое приводит к более простой схемной реализации на пассивных элементах (допускается использовать последовательное корректирующее устройство). Это устройство представляет собой местную отрицательную обратную связь, охватывающую усилитель и генератор.

    Для определения передаточной функции  корректирующего устройства необходимо произвести графическое вычитание  желаемой ЛАЧХ из ЛАЧХ части системы, неохваченной обратной связью L_h (w):

             (35)

    где L_oc(w) - ЛАЧХ корректирующего устройства;

         L_н(w) - ЛАЧХ неохваченной части системы, которая находится по передаточной функции W_h(s)= W_Д(s)×W_ТГ(s)= W_Д(s)×K_ТГ.

    или как сумма ЛАЧХ двигателя и  тахогенератора

    L_н(w)= L_Д(w)+ L_ТГ(w)

    здесь Lд(w)    соответствует W_дg(S); L_ТГ(w) соответствует W_ТГ(S)

    Вид Loc(w) должен быть максимально простым и соответствовать типовым четырехполюсникам или их последовательному соединению с использованием повторителей на операционных усилителях. По виду ЛАЧХ корректирующего устройства определяется выражение его передаточной функции W_oс(S), подбирается вид корректирующей RC-цепи и рассчитываются параметры L_ос(w).

    (графики   L_ос(w); L_н(w); L_ос(w);  L_КУ (w) смотри ПРИЛОЖЕНИЕ А).

    

Выбор RC – цепи для реализации корректирующего устройства

    По  виду ЛАЧХ корректирующего устройства по [1. с.21 т. 7] выбираем схему RC – цепи  и соответствующую ей передаточную функцию. 
 
 
 

                      С1           R3                                                1/Т₁        1/Т₂

                 Lgw

                                     R1

                                        20lgk(0)

                 +20

    Uвх                                 R2    Uвых 
 
 
 
 
 
 

    Для данной RC-цепи имеем:

    

    Для нужного вида корректирующей кривой выбираем два одинаковых звена, соединенных последовательно.

    

Расчет  параметров RC – цепи

     

    По  графику (смотри ПРИЛОЖЕНИЕ А):

    k₀≈0,032

    

    

    Задаем:

    Составляем  систему: 
 

    

    Из  составленной системы определяем расчетные  сопротивления:

    

    

    

    Выбираем номинальные резисторы:

    

    

    

    

Расчет  коэффициентов передаточной функции корректирующего  устройства

    Выбранные номинальные параметры резисторов подставляем в передаточную функцию корректирующего устройства и выполняем перерасчет.

    

      
 
 
 
 
 
 
 

8. ПОСТРОЕНИЕ  ЧАСТОТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК  САУ НА ЭВМ

 

•   Формирование элементов модели скорректированной САУ на ЭВМ

    Моделирование спроектированной системы выполняем на персональном компьютере, воспользовавшись комплексом программ ТАУ. Исследование САУ выполняем в файле matlab

      


              Рисунок 5 - Элементы схемы САУ в программе matlab 


                           
 
 
 
 


                           
 
 
 
 


            


• Построение  ЛЧХ скорректированной  САУ по управляющему воздействию и анализ 
  

    По  ЛЧХ скорректированной системы (смотри ПРИЛОЖЕНИЕ Рис.3) определим запасы устойчивости по модулю и фазе:

    запас устойчивости по фазе:

    

    запас устойчивости по модулю:

     

    Статическая ошибка скорректированной системы:

    

    

    

    Статическая ошибка скорректированной системы  находится в пределах допустимой, следовательно синтез корректирующего устройства выполнен верно. 


• Построение  ЛЧХ скорректированной  САУ по возмущающему воздействию и анализ 
  

    По  ЛЧХ скорректированной системы (смотри ПРИЛОЖЕНИЕ Рис.3) определим запасы устойчивости по модулю и фазе:

    запас устойчивости по фазе:

    

    запас устойчивости по модулю:

     

    Статическая ошибка скорректированной системы:

    

      


    

    Статическая ошибка скорректированной системы  находится в пределах допустимой, следовательно синтез корректирующего устройства выполнен верно. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 


9. ПОСТРОЕНИЕ  ПЕРЕХОДНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК  САУ НА ЭВМ
 


• Построение  и анализ переходных характеристик по управляющему воздействию

    По  переходной характеристике (смотри ПРИЛОЖЕНИЕ Рис.4) определим величину перерегулирования и значение времени регулирования.

    Перерегулирование:

    

    Полученная  величина перерегулирования меньше заданного перерегулирования .

    Время регулирования:

    

• Построение  и анализ переходных характеристик по возмущающему воздействию

    По  переходной характеристике (смотри ПРИЛОЖЕНИЕ Рис.5) определим величину перерегулирования и значение времени регулирования.

    Перерегулирование:

    

    Полученная  величина перерегулирования меньше заданного перерегулирования .

    Время регулирования:

      
 
 
 
 
 


ЗАКЛЮЧЕНИЕ

    В результате исследования системы было выяснено, что в исходном виде она не устойчива. Для обеспечения заданных параметром необходимо применение местной обратной связи, охватывающей усилитель и генератор. В процессе расчетов получили характеристику корректирующего звена и по ней подобрали типовое звено и его элементы.

    В результате расчетов были найдены корректирующие звенья, при которых система стала  устойчивой и обеспечивала все требуемые  параметры (время регулирования, величина перерегулирования, запасы устойчивости). Выбраны основные узлы системы (двигатель, генератор, тахогенератор и усилитель).

    Проверку  скорректированной системы проводили  с помощью применения ЭВМ (программа  ТАУ). При графическом исследовании определяли:

    запасы  устойчивости по модулю и по фазе и  их соответствие требуемым;

    статическую ошибку скорректированной системы  и ее сопоставление с указанным в задании;

    время переходного процесса и перерегулирование;

    Объективное суждение о качестве системы получили путем определения h(t)- реакции системы на единичный скачок с целью нахождения параметров процесса. Параметры, найденные каждым из способов, совпадали при небольшой погрешности (5%- нормальной при инженерных расчетах). При помощи персонального компьютера построили графики переходного процесса по управляющему воздействию и возмущающей ошибки, ЛАЧХ и ЛФЧХ разомкнутой системы относительно управляющего воздействия.

          При решении некоторые  величины принимались идеальными, ввиду  их малого влияния на точность. На точность расчетов влияла погрешность графического метода и применение различных номограмм. В реальных условиях на точность регулирования так же влияет качество изготовления узлов, температурные и другие дрейфы элементов корректирующего звена, использование другого ряда номиналов. 
 


    СПИСОК  ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

    1. Ефанов В.М. Методические указания к курсовой работе по дисциплине ТАУ. Ставрополь: Сев-Кав ГТУ, 1999.

    2. СТП Став ПИ 019-88. Стандарт предприятия.  Дипломное и курсовое проектирование. Общие требования к оформлению  пояснительных записок и чертежей. Ставрополь.: СтПИ, 1988.

    3. Бабаков Н.А. и др. Теория автоматического управления, ч.1 Под ред. Воронова А. А. М.: Высшая школа, 1986.

    4. Макаров И.Н., Менский Б.М. Линейные автоматические системы (элементы теории, методы расчета и справочный материал). М Машиностроение, 1982.

    5. Лозинский ЛД., Рутковская А.Ю.  Краткое описание комплекса программ  ТАУ Учебное пособие. М.: ГАНГ  им. И М.Губкина 1996.

    6. Куропаткин П.В. Теория автоматического  управления М.: Высшая школа, 1973.

    7. Сборник задач по теории автоматического  регулирования и управления. Под ред. В. А. Бессекерского. М.:  Наука, 1978.