Утверждено редакционно-издательским советом университета

УДК 62.52

Теория управления: Методические указания к выполнению курсовой работы. – СПб.: СЗТУ, 2002, - 20с.

В методических указаниях излагается цель и задачи курсового проектирования по одной из профилирующих дисциплин специальности 210100, направлению 550200. Приводится техническое задание на типовую курсовую работу на тему: «Синтез системы модального управления электроприводом постоянного тока». Указаны порядок выполнения работы, требования к содержанию и оформлению пояснительной записки и графического материала.

Рассмотрено на заседании кафедры процессов управления и информационных систем протокол № 6 от 04 июля 2001г., одобрено методической комиссией факультета информатики и систем управления протокол № 10 от 04 июля 2001г.

Рецензенты: Кафедра электротехники, вычислительной техники и автоматизации Санкт-Петербургского института машиностроения (зав.кафедрой В.М. Шестаков, д-р техн. наук, проф.) Ю.П. Котельников, канд. техн. наук, доцент кафедры автоматики и телемеханики СПб ГИТМО (ТУ).

Составитель: Н.В. Кухаренко, канд. техн. наук, доц.

1. Введение

Основной целью курсовой работы по дисциплине “Теория управления” является закрепление и углубление теоретических знаний, полученных на лекциях и практических занятиях.

Главная задача курсовой работы - развитие навыков самостоятельного решения задач синтеза и анализа систем автоматического управления (САУ) конкретными техническими объектами на базе современных методов и с использованием вычислительной техники.

В процессе работы студент должен изучить основные этапы проектирования систем управления; показать твердые знания по современным методам их расчетов и уметь самостоятельно выполнять конкретные расчеты и исследования на современных ЦВМ.

2. Техническое задание на типовую курсовую работу*

Тема: “Синтез системы модального управления электроприводом постоянного тока”.

Исходные данные:

Объектом управления является система генератор-двигатель (Г-Д) постоянного тока с независимым возбуждением. Структурная схема объекта представлена на рис. 1.

Заданы: тип электродвигателя, его номинальная мощность , напряжение на якоре , частота вращения , допустимая статическая ошибка разрабатываемой САУ  , перерегулирование  , время регулирования и диапазон регулирования - все эти данные задаются преподавателем индивидуально для каждого студента.

Требуется:

1. Рассчитать коэффициент усиления усилителя в прямом канале управления (см. рис. 1) и коэффициенты передачи обратных модальных связей обеспечивающих заданные показатели качества замкнутой САУ.

2. Рассчитать и построить графики переходных процессов синтезированной САУ по управлению (разгон двигателя на холостом ходу) и по возмущению (наброс номинальной нагрузки ) для трех переменных объекта:

__________________________

 По согласованию с преподавателем студент может сам выбрать индивидуальную тему курсовой работы, связанную с его производственной деятельностью.

3. Краткие сведения о модальном управлении

Задача модального управления состоит в определении коэффициентов безынерционных обратных связей по измеряемым переменным состояния объекта, обеспечивающих заданное “стандартное” характеристическое уравнение, а следовательно и “стандартный” переходной процесс в замкнутой САУ по ее выходной переменной. Каждому “стандартному” уравнению соответствует свое распределение его корней. Каждый вещественный корень (или пара комплексных корней) определяют соответствующую составляющую свободного переходного процесса. Такие составляющие в зарубежной литературе называются модами - отсюда и термин “модальное управление”.

Основное достоинство такого управления состоит в том, что в силу безынерционности синтезируемых обратных связей порядок замкнутой САУ не повышается и остается равным порядку самого объекта, что способствует повышению быстродействия САУ. Техническая реализация таких модальных связей не вызывает особых затруднений при современном уровне развития аналоговой и дискретной электроники.

В технической литературе [2] приводятся коэффициенты “стандартных” технических полиномов и соответствующие им переходные характеристики для систем вплоть до восьмого порядка. В данной курсовой работе объект управления (система Г-Д) имеет третий порядок, поэтому “стандартный” полином имеет вид [3]

Здесь: - стандартные коэффициенты, численные значения которых и соответствующие им переходные характеристики приведены на рис. 2;

- масштабный коэффициент времени, Зависящий от параметров объекта и вычисляемый в ходе выполнения работы.