Министерство образования и науки РФ ФГАОУ ВО«Санкт-Петербургский государственный политехнический университет»

Институт ядерной энергетики (филиал) ФГАОУ ВО «Санкт-Петербургский государственный политехнический университет» в г. Сосновый Бор

Расчётно-графическая работа

Дисциплина: Теория управления

Тема: Расчет системы электропривода постоянного тока с полупроводниковыми преобразователями

Вариант №12

Выполнил студент гр. В4297/1: Воронов Д.А.

(подпись)

Проверил профессор: Серов А.Е.

(подпись)

« »__________ 2015 г.

Сосновый Бор

2015

Введение

Теория автоматического управления (ТАУ) является базовой основой кибернетики или науки об управлении – одной из относительно молодой областей науки. ТАУ относиться к классу важнейших общеспециальных дисциплин. ТАУ изучает процессы управления, методы исследования и основы проектирования систем автоматического управления (САУ).

История развития ТАУ непосредственно связана с историей создания высокоточных механизмов, из которых наиболее известными являются: хронометры, часы, секундомеры, поплавковые регуляторы водяных часов, маятниковый регулятор хода часов(Х. Гюйгенс,1675г.), поплавковый регулятор питания паровой машины (И.И. Ползунов, 1765г.), центральный регулятор скорости паровой машины (Дж.Уатт, 1784г.) первое програмноеустройство управления ткацким станком от перфокарты (узор на ковре) (Ж.Жаккар, 1830г.), регуляторы (братьев С. и Ж.Понселе) и др.

В настоящее время ТАУ представляет собой единую научную базу для решения задач управления объектами различной природы(физической, химической, биологической и.т.п.), имеющую развитые методы исследования САУ – их анализа и синтеза (рсчета и проектирования).

СОДЕРЖАНИЕ Введение

1. ЗАДАНИЕ 5

2. ТРЕБУЕТСЯ 6

3. ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ 7

3.1. Функциональная схема управления электроприводом постоянного тока с тремя обратными связями: по U, по I, по. 7

3.2. Структурная схема и расчет параметров ее отдельных элементов 7

3.2.1. Передаточная функция регулятора. Расчет передаточной функции регулятора 7

3.2.2. Передаточная функция двигателя. Расчет передаточной функции регулятора 8

3.3 Расчет полной структурной схемы 10

3.3.1Преобразование полной структурной схемы. 10

3.3.1.1 Охват ТП отрицательной обратной связью (по напряжению): 10

3.3.1.2 Последовательное соединение звеньев и : 11

3.3.1.3 Охват обратной связью по току : 11

3.3.1.4 Сложение двух параллельных обратных связей: 12

3.3.1.5 Перенос сумматора и нахождение управляющей функции замкнутой системы по управлению: 12

3.3.2 Операторная передаточная функция замкнутой и разомкнутой системы по управлению: 13

3.3.3 Операторная передаточная функция замкнутой системы по возмущению: 14

3.4 Перерегулирование по управлению 15

3.5Быстродействие системы (Время переходного процесса). 17

3.6Статические характеристики при управляющем и возмущающем 18

3.8 Расчеты с использованием «MatLab» 21

3.8.1. Задание полученных значений коэффициентов b0,a0-a3, d0- d3;с0-с2. Определение передаточной функции разомкнутой и замкнутой (по управлению и возмущению) 21

3.8.2.определение нулей и полюса замкнутой (по управлению и возмущению) системы {команда: “zpk(Wzam)”} 23

3.8.3.найти поле нулей и полюсов замкнутой системы по управлению и возмущению 25

{команда: “[p,z]= pzmap(Wzam)”}; 25

3.8.4. построить годограф Найквиста и сделать вывод об устойчивости исходной системы {команда: “ nyquist(Wraz)”} 26

3.8.5 определить характеристики Боде, частоты среза и автоколебаний { команда: “ margin(Wraz)”}; 27

3.8.6. График переходных процессов Ω=f(t) ,команды: t=[0: 0.001: 4]; [Ω,t]=step(Wzam*Uzad,t); plot(t,Ω),gridи t=[0: 0.001: 4]; [Ω,t]=step(Wraz*Ia,t); plot(t,Ω),grid. 29

3.9. Моделирование системы в SIMULINK 30

3.9.1. Моделирование по схеме и по передаточной функции. Сравнение графиков переходных процессов 31

3.9.2.Частотные характеристики с использованием линейного анализа в SIMULINK 33

3.9.2.1Годограф Найквиста 33

3.9.2.2 Характеристика Боде 34