29

Министерство образования и науки РФ

Пензенский государственный университет

Кафедра «Автоматика и телемеханика»

Исследование автоматической системы управления

Пояснительная записка к курсовой работе

по дисциплине «Теория автоматического управления»

Вариант № 16

Выполнил:

ст.гр 14 ЗПА 31 Патрушев С.В

Проверил:

к.т.н. доцент Авдеева О.В.

Пенза 2015

Задание к курсовой работе

1. Составить систему не ниже 3-го порядка (n = 3) из типовых звеньев, коэффициенты представлены в таблице 1.

Таблица 1 – Заданные коэффициенты

K	T1	T2	T3
0,7	35	17,5	11,7

2. Записать для заданной системы дифференциальное уравнение и передаточную функцию. Синтезировать аналитические выражения для ее АЧХ и ФЧХ.

3. С использованием программного средства Matlab построить переходную, АЧХ и ФЧХ характеристики.

4. Записать нули и полюса системы и отобразить их на координатной плоскости.

5. Оценить устойчивость системы с использованием критериев Гурвица, Найквиста и Михайлова.

6. Разработка Simulink-модели заданной системы управления.

7. Определение оптимальных параметров настройки ПИД-регулятора.

Р еферат

Пояснительная записка содержит 30 листов формата А4, 14 рисунков, 2 приложения, 3 источника.

АВТОМАТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА, ПЕРЕДАТОЧНАЯ ФУНКЦИЯ, КОЭФФИЦИЕНТ ПЕРЕДАЧИ, УСТОЙЧИВОСТЬ СИСТЕМЫ, КРИТЕРИЙ УСТОЙЧИВОСТИ, ПИД-РЕГУЛЯТОР.

Цель работы – записать передаточные функции замкнутой и разомкнутой систем, для заданной динамической системы определить временные и частотные характеристики, найти полюса и нули системы, определить устойчивость системы, разработать Simulink-модель исследуемой системы управления, определить оптимальные параметры ПИД регулятора.

ПГУ 3.27.03.04.16 ПЗ

Изм.

Лист

№ докум.

Подп.

Дата

Лист

3

Исследование автоматической системы управления

пояснительная записка

Лит.

Листов

30

гр. 14ЗПА31

		Содержание
Введение……………………………………………………………………...				5
1	Составление системы 3-го порядка из типовых звеньев……………...		7
2	Составление для заданной системы дифференциального уравнения и передаточной функции. Синтез данных аналитических выражений для ее АЧХ и ФЧХ………………………………………………………		8
3		Построение переходной, импульсной, АЧХ и ФЧХ характеристик в MATLAB…………………………………………………………………		9
4		Нахождение нулей и полюсов системы………………………………..		15
5		Определение устойчивости системы по критериям Найквиста, Гурвица, Михайлова……………………………………………………		17
		5.1 Определение устойчивости по критерию Найквиста…………….		18
		5.2 Определение устойчивости по критерию Гурвица………………..		20
		5.3 Определение устойчивости по критерию Михайлова……………		21
6		Разработка Simulink-модели заданной системы управления………..		21
7		Определение оптимальных параметров настройки ПИД-регулятора		23
Заключение………………………………………………………………….				25
Список использованных источников………………………………………				26
Приложение А. Построение переходной, импульсной АЧХ и ФЧХ характеристик в среде программирования MATLAB R2013……………..				27
Приложение Б. Построение годографа Михайлова в среде программирования MATLAB R2013B……………………………………...				29

Введение

Теория автоматического управления (ТАУ) изучает общие принципы построения автоматических систем и методы их исследования независимо от физической природы процессов, происходящих в них. ТАУ является теоретической базой автоматических систем в различных областях техники. Она дает основную теоретическую базу для исследования и проектирования любых автоматических и автоматизированных систем во всех областях техники и народного хозяйства. ТАУ изучает процессы управления и задачи создания любых систем с обратной связью.

В нашу жизнь прочно вошли автоматические системы управления. Данные системы могут использоваться в различных областях жизни и деятельности человека. Виды их соответствуют основным классификационным признакам. В данной курсовой работе мы проектируем автоматическую систему, состоящую из последовательно соединенных звеньев, строим ее основные характеристики, решаем вопрос об устойчивости данной системы.

В данной курсовой работе цель исследования – это изучение основных понятий ознакомится с классификацией систем автоматического регулирования.

Изучить основные понятия и определения устойчивости автоматических систем; алгебраические критерии устойчивости Гурвица; Михайлова, частотные критерии устойчивости Найквиста и их различные формулировки; понятие области устойчивости в пространстве параметров, получить понятие о корнях характеристического уравнения.

Изучить и сформировать представление о математической модели системы, о переходных процессах и о передаточной функции систем автоматического управления.

В задаче синтеза требуется найти закон управления, удовлетворяющий условиям, при заданных характеристиках и параметрах ОУ.

В задаче анализа необходимо по заданным закону управления и параметрам ОУ проверить выполнение условия.

Решение этих задач в рамках современной теории автоматического управления включает в себя следующее:

–получение математических моделей объекта управления в пространстве состояний или в виде моделей вход-выход;

– оценивание и идентификацию параметров математических моделей;

– оценку наблюдаемости, управляемости объекта управления;

– применение методов оптимального и адаптивного управления для нахождения закона управления;

– проверку устойчивости системы автоматического управления;

•  определение качества процессов управления в соответствии с выбранной целевой функцией.