ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО СВЯЗИ

Федеральное государственное образовательное бюджетное учреждение высшего профессионального образования

Московский технический университет связи и информатики

Кафедра защиты информации и техники почтовой связи.

Курсовая работа по дисциплине:

ТЕОРИЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ

Выполнила: Ермоченко.А.С Группа: АП1051

Тема курсовой работы:

«Исследование динамических характеристик САУ»

Москва 2013

Содержание

Введение 2

Цель работы 4

Исходные данные 4

Анализ устойчивости САУ с применением алгебраического и частотного критериев устойчивости. 5

Составление передаточной функции разомкнутой и замкнутой САУ. 5

Анализ устойчивости САУ с применением алгебраического критерия Рауса-Гурвица 7

Анализ устойчивости САУ с применением частотного критерия Найквиста 10

Анализ путей повышения устойчивости САУ 11

Анализ точности САУ в вынужденном режиме 12

Анализ путей повышения точности САУ. 12

Анализ качества переходного процесса 14

Частотный метод анализа 14

Корневой метод анализа 15

Заключение 16

Список литературы 17

Введение

Управление в общем смысле этого слова понимается как совокупность действий, обеспечивающих достижение поставленной цели. Управление в технических системах осуществляется с помощью систем автоматического управления и методов автоматизации производственных процессов.

По своему значению элементы, входящие в состав автоматических систем, разделяются на чувствительные, усилительные и исполнительные.

Чувствительные элементы (датчики) измеряют регулируемую величину объекта регулирования и вырабатывают на выходе сигнал, пропорциональный значению этой величины. Этот сигнал в элементе сравнения вычитается из сигнала, соответствующего задающему воздействию. Полученный сигнал ошибки обычно недостаточен по мощности для создания регулирующего воздействия, поэтому его необходимо усилить. Для этого служат усилительные элементы. Исполнительные элементы воздействуют на объект регулирования в направлении восстановления требуемого значения регулируемого параметра, соответственно перемещая регулирующие органы. В системах автоматики наибольшее распространение получили электрические датчики, т.е. устройства, преобразующие контролируемую переменную величину в электрический сигнал. Большинство неэлектрических величин удобно предварительно преобразовать в механическое перемещение, а затем механическое перемещение преобразуется в электрический сигнал.

В качестве усилителей могут применяться электронные, полупроводниковые, магнитные, электромагнитные, пневматические и гидравлические усилители. В принципиальном отношении выбор схемы усилителя для той или иной САР определяется выходным сигналом датчика, а также типом и мощностью исполнительного элемента.

Исполнительные элементы обычно выполняют механическую работу, связанную с перемещением того или иного регулирующего органа. В автоматических устройствах наибольшее распространение получили электрические исполнительные элементы: электродвигатели и электромагниты различных типов, а также гидравлические и пневматические приводы. Кроме того, используются электромагнитные муфты фрикционного и индукционного типов.

Разбиение автоматической системы на отдельные элементы целесообразно при исследовании принципа действия системы. Каждый элемент выполняет определенные функции, поэтому и составленная из отдельных элементов схема является функциональной. С помощью такой схемы может быть составлен алгоритм функционирования системы. Для повышения качества работы системы управляющий сигнал может содержать различные составляющие, например, пропорциональные скорости изменения задающего или возмущающего воздействия, интегралы сигнала ошибки и др. Поэтому системы различаются по алгоритму управления.

В замкнутых системах автоматического регулирования используется принцип регулирования по отклонениям. Благодаря наличию обратной связи получается информация о результатах управления в виде разности между задающим воздействием и регулируемой величиной. Эта разность (отклонение или сигнал ошибки) используется, для осуществления процесса управления и обеспечения заданного закона регулирования. По виду передаваемых сигналов различают системы непрерывные и дискретные. По способу математического описания, применяемого при исследовании, различают линейные и нелинейные системы. Математическое описание системы начинается с разбиения ее на звенья и описания этих звеньев. Главным упрощением, к которому следует стремиться при выводе уравнений звеньев системы, является их линеаризация, т.е. описание линейными дифференциальными уравнениями. Элементы автоматики, входящие в системы авторегулирования, могут иметь различные конструктивные формы, различные схемы и различные физические принципы, но сточки зрения их математического описания эти различия не являются существенными, поскольку зависимости, связывающие входные и выходные величины различных элементов, могут быть одинаковыми. Число таких зависимостей невелико, в соответствии с их видом различают типовые динамические звенья. Динамические характеристики звеньев могут быть полностью описаны их дифференциальными уравнениями. Для типовых звеньев определяют ряд характеристик, полезных для анализа режимов звена. К числу таких характеристик относятся следующие: 1) передаточная функция; 2) переходная функция; 3) частотные характеристики.

Для получения передаточной функции используется преобразование Лапласа, При этом удается представить дифференциальное уравнение в виде алгебраического, что существенно упрощает расчет. Передаточная функция всей системы автоматического регулирования может быть получена по передаточным функциям звеньев в зависимости от соединения звеньев. Передаточная функция служит для того, чтобы по входной величине можно было определить выходную величину звена.

При исследовании систем авторегулирования очень важным является определение устойчивости. При сходящемся переходном процессе система устойчива, при расходящемся - неустойчива. Для практического использования систем автоматического регулирования существенным является качество переходного процесса, под которым понимается прежде всего длительность, максимальное отклонение и колебательность переходного процесса. Для обеспечения устойчивости, повышения, точности и улучшения качества переходных процессов используется коррекция - т.е. введение в систему специальных корректирующих звеньев с определенными передаточными функциями и параметрами.