ГОУВПО

Воронежский государственный технический университет

Факультет ЭСУ

Кафедра робототехнических систем

КУРСОВАЯ РАБОТА

По дисциплине «Теория автоматического управления»

Тема: Синтез линейных САУ

Расчетно-пояснительная записка

Разработал РС-101 А.П.Орехов

Группа инициалы, фамилия

Руководитель ____________ А.П.Харченко

подпись инициалы, фамилия

Члены комиссии ____________ __________________

подпись инициалы, фамилия

____________ __________________

подпись инициалы, фамилия

Нормоконтролер ____________ __________________

подпись инициалы, фамилия

Защищен ____________ Оценка___________

дата

Воронежский государственный технический университет

Кафедра робототехнических систем

Задание

На курсовую работу по дисциплине

«Теория автоматического управления»

Тема работы:

Студент группы : РС-101

Номер варианта:22

Технические условия:

Содержание и объем работы:

Сроки выполнения этапов:

Сроки защиты курсовой работы:

Руководитель: _________________________

Дата, инициалы и фамилия

Задание принял студент: _________________________

Дата, инициалы и фамилия

Содержание:

1.Исходные данные.

1.1.Электромеханическая система управления руки робота.

1.2.Расчетные формулы для определения параметров передаточной функции двигателя.

2.Дифференциальные уравнения электромеханической системы.

2.1.классическая форма записи уравнений.

2.2.Уравнения состояний.

2.2.1. Дифференциальное уравнение усилителя как dy.

2.2.2.Уравнение состояний ДПТ.

3.Структурная схема электромеханической следящей системы.

3.1.Блок-схема электромеханической следящей системы.

3.2.Структурная схема САР скорости .

3.2.2.Структурная схема следящей системы.

4.Анализ электромеханической следящей системы.

4.1Анализ устойчивости.

4.1.1 Анализ устойчивости по характеристическому уравнению.

4.1.2 Анализ устойчивости по корням характеристического уравнения.

4.1.3 Анализ устойчивости по распределению корней.

4.1.4 Анализ устойчивости по АФЧХ.

4.1.5 Анализ устойчивости по ЛАЧХ и ЛФЧХ разомкнутой системы.

4.2. Анализ показателей качества САР скорости и следящей системы.

4.2.1 Анализ показателей качества САР скорости.

4.2.2 Анализ показателей качества следящей системы.

4.3. Анализ точности.

4.3.1 Скоростная ошибка СС.

4.3.2 Позиционная ошибка САР скорости.

5.Коррекция электромеханической следящей системы.

5.1.Коррекция САР скорости .

5.2.Коррекция следящей системы П- регулятором.

6.Анализ чувствительности и точности САР скорости .

7.Коррекция электромеханической следящей системы в пространстве состояний.

7.1.Структурная схема и матрично-векторное описание с доступом к переменным состояниям.

7.2.Структурная схема и векторно-матричное описание системы с модальным регулятором.

8.Реализация цифрового модального регулятора.

8.1.Параметры блоков в цифровой форме.

9.Исследование электромеханической системы с наблюдателем.

Библиографический список.

1.Исходные данные

1.1.Электромеханическая система управления руки робота

На рис.1 представлена электромеханическая система управления руки робота, в таблице 1- параметры двигателя, в таблице 2- параметры элементов системы, в таблице 3- параметры качества регулирования системы

Таблица 1. Параметры двигателя.

Вариант	Мощность, Р, кВТ	Напряжение, U, В	Частота вращения,n, об/мин	КПД, µ, 	Rя, Ом	Lя, мГн	J, кг*м2
22	0.37	220	1000	65.5	8.49	316	0.011

Таблица 2.Параметры элементов системы.

Вариант	Коэффициент передачи,(КПУ1,КПУ2)	Коэффициент передачи усилителя,(Ку)	Постоянная времени усилителя, (Ту)	Коэффициент передачи тахогенератора,(КТг)	Коэффициент передачи редуктора, (Кр)	Коэффициент передачи ДОС, (КДОС)
22	2.2	10	0.03	0.0041	0.01	1

Таблица 3.Параметры качества регулирования системы.

Вариант	Вид переходной характеристики САР	Вид переходной характеристики СС	Перерегулирование 	Допустимое отклонение 
22	Колебательная		4	0.04

Таблица 4.Параметры передаточной функции двигателя.

IЯ	МН	СМ	Се	Тm	Tя	KД
2.56766	3.53323	1.37605	1.89363	0.03584	0.0372	0.52808

2.Дифференциальные уравнения электромеханической системы.

2.1.Классическая форма записи уравнений

Система уравнений, описывающих работу двигателя, сводится к единому уравнению, где в качестве переменных две величины: U_H(t) и 𝝎_вр(t).

* + * + C_Е 𝝎_вр (t)= U_Я(t); (2.1)

Разделим обе части уравнения (2.1) на величину C_Е и введем константы Т_М, Т_Я, К_Д

Т_М Т_Я * + Т_М * + = К_Д U_Я(t); (2.2)

Блок регулируемого электропривода ( БРП, см Рис.1 ) состоит из предварительного усилителя (ПУ2) и усилителя мощности (У). Усилитель мощности представляет собой апериодическое звено первого порядка К_у и Т_у. Предварительный усилитель- пропорциональное звено с коэффициентом передачи К_ПУ2 (см. табл.2).

Уравнение усилителя мощности:

U_Я(t)= К_ПУ2 * К_у * U_П(t)- Т_у ;

Предварительный усилитель (ПУ1, см.Рис.1) представляет собой пропорциональное звено с коэффициентом передачи К_ПУ1. Уравнение предварительного усилителя (ПУ1):

U_П(t)= К_ПУ1 * U_у(t);

Редуктор представляет собой интегрирующее звено и служит для преобразования скорости вращения вала двигателя 𝝎_дв(t) в угол поворота _р(t). Уравнение редуктора

_р(t)=

Тахогенератор- устройство для измерения скорости вращения. Напряжение на выходе тахогенератора U_вых(t) пропорционально скорости вращения (t).

U_П(t)= К_П* ;

Датчик угла поворота (ДОС).Напряжение на выходе ДОС U_вых(t) пропорционально углу поворота _р(t).

U_ДОС(t)= К_ДОС * _р(t).