
- •Пояснительная записка к курсовой работе по дисциплине Теория автоматического управления
- •Содержание
- •Введение
- •1. Составление функциональной и структурной схемы по заданной принципиальной схеме сар
- •1.1. Функциональная схема
- •1.2. Структурная схема
- •Элементы сау
- •Значения параметров сар
- •2. Описание процесса регулирования заданной системы
- •3. Нахождение передаточных функции сар по задающему и возмущающему воздействию Расчет передаточной функции сар по задающему воздействию
- •Расчет передаточной функции сар по возмущающему воздействию
- •4. Запись дифференциального уравнения системы
- •5. Проверка системы на устойчивость по корням, по критериям михайлова и найквиста
- •Корневой метод
- •Критерий Михайлова
- •Критерий Найквиста
- •6. Определение времени регулирования, перерегулирования по корням характеристического уравнения
- •7. Построение области устойчивости в области одного параметра
- •8. Определение запасов устойчивости, колебательности сар
- •9. Построение переходных характеристик при нулевых и ненулевых начальных условиях
- •10. Принятие характеристики усилительного элемента нелинейной
- •11. Составление структурной схемы нелинейной системы, получение передаточной функции линейной части системы
- •12. Исследование методом гармонической линеаризации нсар
- •13. Запись пф дсар
- •14. Построение пп, лачх, лфчх и афчх дсар
- •Заключение
- •Литература
1.2. Структурная схема
Структурная схема - документ, определяющий основные функциональные части изделия, их назначение и взаимосвязи (ГОСТ 2.701-2008)[2].
Для построения структурной схемы системы автоматического регулирования температуры в печи, рассмотрим каждый элемент функциональной схемы и определим его передаточную функцию. Элементы САУ и уравнения приведены в таблице 1.
Таблица 1
Элементы сау
Наименование и схема устройства
|
Уравнение устройства |
Двигатель постоянного тока с независимым возбуждением
|
(TЭTМp2 + TМp + 1)ω(t) = = KД1UЯ(t) – KД2 (TЭp + 1)φН(t) или (TЭTМp2 + TМp + 1)pφ(t) = = KД1UЯ(t) – KД2 (TЭp + 1)МС(t) - частота вращения выходного вала; φ – угол поворота выходного вала; UЯ – напряжение на якоре; МС – момент сопротивления на валу; KД1,KД2 – коэффициенты передачи по напряжению и моменту; TЭ,TМ – электромагнитная и электромеханическая постоянные времени. |
Редуктор
|
φ2(t) = Kpφ1(t), φ1 – угол поворота входного вала ; φ2 – угол поворота выходного вала; Kp – коэффициент передачи редуктора.
|
Печь с горелкой
|
(TГp+1)(TП p+1)(t) = =KГKП(t)+KП(TГp+1)f(t),
- температура в печи; –угол поворота регулирующего органа печи; f – возмущающее воздействие; KГ, KП – коэффициенты передачи горелки и печи; TИ,TП - постоянная времени горелки и печи. |
Активное корректирующее звено
|
(Т2р+1)U2(t) = - (Т1р+k1)U1(t), где
|
Измерительное устройство
|
(TИp + 1)U (t) = KИ1(TИp + 1)G(t) – - KИ2(t), G – положение движка реостата (задающее воздействие); - температура объекта измерения; U – напряжение на выходе устр-ва; KИ1 – коэффициент передачи устройства по задающему воздействию; KИ2 - коэффициент передачи устройства по измеряемой величине; TИ – постоянная времени устройства. |
Тиристорный преобразователь (ТП)
|
(ТТПр + 1)U2(t) = KТПU1(t),
U1 – напряжение на входе ТП; U2 – напряжение на выходе ТП; KТП – коэффициент передачи ТП; ТТП - постоянная времени ТП.
|
Значения параметров САР приведены в таблице 2.
Таблица 2.
Значения параметров сар
Параметры |
Значение параметров САР |
|
Ки1 |
В/рад |
14 |
Ки2 |
В/град |
0,5 |
Ти |
с |
0 |
К1 |
|
0,4 |
Т1 |
с |
2,2 |
Т2=Тэ=Тп |
с |
0 |
Ктп |
|
6,4 |
Кд1 |
рад/В*с |
11 |
Кд2 |
Рад/н*м*с |
0 |
Тм |
с |
0,5 |
Кр |
В/рад |
0,028 |
Кг |
град/рад |
40 |
Тг |
с |
1,3 |
Кп |
|
0,8 |
Тп |
с |
630 |
fн |
град |
30 |
Найдём передаточные функции для каждого элемента.
1. Измерительное устройство
(TИp + 1)U (t) = KИ1(TИp + 1)G(t) –- KИ2(t)
2. Активно- корректирующее звено
(Т2р+1)U2(t) = - (Т1р+k1)U1(t),
3. Тиристорный преобразователь
(ТТПр + 1)U2(t) = KТПU1(t),
4. Двигатель постоянного тока с независимым возбуждением
(TЭTМp2 + TМp + 1)pφ(t) = KД1UЯ(t) – KД2 (TЭp + 1)МС(t)
5. Редуктор
φ2(t) = Kpφ1(t),
6. Печь с горелкой.
(TГp+1)(TП p+1)(t)=KГKП(t)+KП(TГp+1)f(t),
Структурная схема представлена на рисунке 3.
z
g y
Рисунок 3. Структурная схема САР температуры в печи