Теория автоматического управления 3 часть Для заочного факультета
Курс состоит из теоретической части и двух контрольных работ.
Теоретическая часть.
Системы автоматического управления объектов с запаздыванием.
Технические примеры объектов управления с запаздыванием.
Передаточная функция звена запаздывания. Его передаточная и частотные характеристики.
Методы определения устойчивости одноконтурных САУ с запаздыванием.
Влияние запаздывания на устойчивость и качество переходных процессов
Компенсация запаздывания. Построение систем автоматического управления с использованием регулятора Смита.
Достоинства и недостатки систем управления с регулятором Смита, применяемого для компенсации запаздывания
Цифровые ( импульсные) системы автоматического управления.
Достоинства цифровых регуляторов как устройств, реализующие сложные законы управления в том числе оптимальные и адаптивные.
Условия, при которых цифровые САУ можно рассматривать как импульсную (пренебрежение квантованием по уровню)
Понятие об импульсных сигналах и решетчатой функции.
Описание алгоритмов управления разностным уравнением. Сходство и различие разностных и дифференциальных уравнений.
Реальный и идеальный импульсный ключ. Преобразование непрерывного сигнала
в решетчатую функцию в виде последовательности реальных и идеальных импульсов.
Дискретное преобразование Лапласа.
Z- преобразование.
Представление алгоритмов ( законов ) управления, заданных разностным уравнением, в виде импульсной передаточной функции.
Преобразование непрерывной передаточной функции в импульсную передаточную функцию.
2.10.Формирователь нулевого порядка. Непрерывная передаточная функция формирователя первого порядка.
2.11.Получение импульсной передаточной функции объекта управления с учетом формирователя нулевого порядка.
2.12.Получение передаточных функций замкнутой импульсной( цифровой) САУ.
2.13.Частотные свойства импульсных звеньев. Условия, при которых импульсную систему можно рассматривать как непрерывную.
2.14.Условия устойчивости импульсных САУ.
2.15.Билинейное преобразование для исследования устойчивости импульсных (цифровых САУ)
2.16.Определение установившихся ошибок регулирования в импульсных САУ.
2.17. Построение переходных процессов в импульсных САУ.
2.18.Типовые импульсные ( цифровые) регуляторы.
2.19.Параметрический синтез импульсных регуляторов.
2.20.Синтез компенсационных импульсных регуляторов.
Контрольная работа 1
Дано: замкнутая одноконтурная система автоматического управления с объектом, имеющим запаздывание. Структурная схема сау представлена на рис. 1.
U
з
Uy
Y*
Y
WR(p)
Wo*(p)
_
Uoc
WD(p)
Рис.1
На рисунке обозначено:
WR(p) – передаточная функция регулятора
Wo*(p) – передаточная функция объекта управления
- звено запаздывания
WD(p) – переходная функция датчика
Uз - запаздывающий сигнал
- ошибка управления без учета запаздывания
Uy – управляющий сигнал
Y* - регулирующая величина без учета запаздывания
Y – выходная (регулируемая) величина
Uoc – сигнал обратной связи.
Выражения для передаточных функций и значения параметров представлены в таблице 1.
-
Варианты
Виды передаточных функций и значения параметров
1
WR(p) = Кп ; Кп = 8
Wо*(р) =
;
Ко = 0,5 с-1 ;
= ?Wд(р) =
;
Тд= 0,5 с ; Кд = 12
WR(p) =
; Ки = 0,25 с-1Wо*( Wд(р) = Кд; Кд = 0,15 Кп=?р) =
; Ко = 10; Т0= 20 с;
= 10с3
WR(p) = Kп + КдР ; Kп= ?, Кд= 4
Wо*(р) = ; Ко=8 ; Т0= 20с; = ?
Wд(р) =
;
Тд= 1 с ; ; Кд = 0,14
WR(p) = ; Ки = ?, Кп=0,1
W*о(р) = ; Ко = 4 ; То = 0,25 ; = 3 c
Wд(р) = Кд; Кд = 1
5
WR(p) = Kп + КдР; Kп= 2, Кд=?
Wо*(р) = ; Ко=80 ; Т0= 2с; = 2с
Wд(р) = ; Тд= 0,1 с ; ; Кд = 0,1
6
WR(p) =
+ Кп; Ки = 0,25 с-1, Кп=?Wо*(р) =
; Ко = 10; Т0= 20 с;
= 10сWд(р) = Кд1+Кд2Р; Кд1 = 0,15, Кд2=0,5
7
WR(p) = Кп + КдР ; Кп =? Кд=2.
W*о(р) =
;
Ко = 2 То1 = 10;
=100 сТо2 = 30с;
Wд(р) = Кд; Кд = 0,3
8
WR(p) = Кп ; Кп = 8
Wо*(р) =
+
Кп; Ко = 0,5 с-1 ;
= ?, Кп=0,25Wд(р) = ; Тд= 0,5 с ; Кд = 1
9
;
КИ= 0.02 с-1;
Кп = ?Wо*(р) =
+ 2; Ко = 0,25 с-1 ;
= 10сWд (р) = Кд ; Кд = 1
10
;
КИ= 2 С-1; Кп = 4Wо*(р) = ; Ко = 0,7 Т0= 10 с; = ?
Wд(р) = Кд; Кд = 0,1
11
WR(p) = Кп +КдР; Кп =40 , Кд=0,2
W*о(р) = ; Ко = 0,5; То1 = 10с; =?
То2 = 3с;
Wд(р) = Кд; Кд = 1
12
WR(p) = Кп +Кд; Кп = ?
W*о(р) =
;
Ко = 2 ; То = 5с; =
2сWд(р) = Кд; Кд = 0,2
13
; КИ= ?; Кп = 50
Wо*(р) = +0,5; Ко = 3 с-1 ; = 10с
Wд (р) = Кд ; Кд = 0,1
14
WR(p) = Kп + КдР; Kп= ?, Кд=4
Wо*(р) = ; Ко=8 ; Т0= 20с; = ?
Wд(р) = ; Тд= 1 с ; ; Кд = 0,1
-
15
WR(p) = Кп+КдР; Кп =0,5 , Кд=3
W*о(р) = ; Ко = 0,5; То1 = 10с; =?
То2 = 3с;
Wд(р) = Кд; Кд = 1
-
16
; КИ= 0.02 с-1; Кп = ?
Wо*(р) = + 0,5; Ко = 0,25 с-1 ; = 10с
Wд (р) = Кд ; Кд = 1
-
17
WR(p) = Кп ; Кп =?
W*о(р) = ; Ко = 2 То1 = 10; =100 с
То2 = 30с;
Wд(р) = Кд; Кд = 0,3
-
18
WR(p) = Кп +КдР ; Кп = 10, Кд=?
Wо*(р) =
; Ко = 6 ; То = 30с;
= 12 сWд(р) = Кд; Кд = 0,1
-
19
W*о(р) =
;
Ко = 0,03 ; То1 = 20с;
= 40сТо2 = 6с;
Wд(р) = Кд; Кд = 1 WR(p) = Кп ; Кп =?
-
20
WR(p) = Kп +КдР ; Kп= 2, Кд=?
Wо*(р) = ; Ко=80 ; Т0= 2с; = 2с
Wд(р) = ; Тд= 0,1 с ; ; Кд = 0,1
-
21
WR(p) = ; Ки = ?
W*о(р) = ; Ко = 4 ; То = 0,25 ; = 3 c
Wд(р) = Кд +Р; Кд = 1
-
22
WR(p) = Кп ; Кп = ?
W*о(р) = ; Ко = 2 ; То = 5с; = 2с
Wд(р) = Кд; Кд = 0,2
-
23
WR(p) = Кп +КдР; Кп = 2, Кд=0,5
W*о(р) = ; Ко = 0,2 ; То = 0,5с; = ?
Wд(р) = Кд; Кд = 0,2
-
24
WR(p) = Кп ; Кп = ?
W*о(р) = ; Ко = 0,03 ; То1 = 20с; = 40с
То2 = 6с;
Wд(р) = Кд; Кд = 1
25
WR(p) = Кп ; Кп =?
W*о(р) = ; Ко = 1 То1 = 5; =40 с
То2 = 20с;
Wд(р) = Кд; Кд = 0,3
26
WR(p) = ; Ки = ?
W*о(р) = ; Ко = 2 ; То = 2,5 ; = 12 c
Wд(р) = Кд +Р; Кд = 1
Определить :
Какой технический объект или процесс может описываться такой передаточной функцией
( привести пример)
Из условия нахождения замкнутой САУ на границе устойчивости определить критическое ( максимальное) значение неизвестного параметра САУ.
При значении определяемого в п.2 параметра, равного половине критической величины, определить ошибку управления в установившемся .режиме
Для компенсации запаздывания представить структурную схему САУ с регулятором Смита. Доказать, что в этом случае устойчивость САУ будет не зависеть от величины запаздывания в объекте управления.
При оформлении контрольной работы необходимо представить структурные схемы САУ, выводы и преобразования, графики, иллюстрирующие ход решения задачи.
Срок сдачи 30 марта текущего года.