МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

ХАРЧОВИХ ТЕХНОЛОГІЙ

ТЕОРІЯ АВТОМАТИЧНОГО КЕРУВАННЯ

МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ

до виконання курсової роботи

для студентів напряму 6.050202

«Автоматизація та комп’ютерно-інтегровані технології»

денної та заочної форм навчання

Всі цитати, цифровий та фактичний матеріал, бібліографічні відомості перевірені. Написання одиниць відповідає стандартам. Підпис(и) автора(ів)______________ ________________________________ «___»______________2010 р.

СХВАЛЕНО на засіданні кафедри автоматизації і комп’ю- терно-інтегрованих технологій Протокол № 12 від 27.04.2010 р.

Київ нухт 2010

Теорія автоматичного керування: Метод. вказівки до викон. курс. роботи для студ. напряму 6.050202 «Автоматизація та комп’ютерно-інтегровані технології» ден. та заочн. форм навч. /Уклад.: А.П.Ладанюк, К.С.Архангельська, Л.О.Власенко. – К.: НУХТ, 2010.– 26 с.

Рецензент Б.М.Гончаренко, д-р техн.наук

Укладачі: А.П.Ладанюк, д-р техн.наук

К.С.Архангельська

Л.О.Власенко

Відповідальний за випуск А.П.Ладанюк, д-р техн.наук

Видання подано в авторскій редакції

1. Загальні відомості

1.1. Мета і зміст роботи

Мета курсової роботи: закріпити й поглибити знання основних розділів теорії лінійних автоматичних систем регулювання (АСР), набути навички розв’язання задач аналізу та синтезу адаптивних та інших спеціальних видів систем, а також практичні навички розроблення систем з урахуванням властивостей об’єктів управління та технологічних вимог до перехідного процесу.

За програмою дисципліни «Теорія автоматичного керування» в курсовій роботі можуть виконуватись відповідно до завдання такі розділи: «Дослідження властивостей об’єкта управління», «Синтез та аналіз лінійних систем управління (комбінованих, інваріантних, адаптивних та ін.)».

При розробці та дослідженні АСР аналізуються властивості об’єкта за різними каналами діянь, проводиться синтез (розроблення) системи, перевіряється стійкість створюваної системи та якість перехідних процесів у ній, здійснюється параметрична оптимізація (визначаються оптимальні параметри настроювань регулятора), за потреби здійснюється корекція властивостей системи.

В даних методичних вказівках розлядаються тільки лінійні системи керування.

1.2. Вихідні дані для розроблення системи автоматичного регулювання

До вихідних даних належать модель об’єкта регулювання (у вигляді системи диференціальних рівнянь), вхідні діяння на об’єкт у вигляді певних значень збурень згідно варіанту виконуваного завдання, та вимоги до перехідного процесу в системі, які задаються або у вигляді інтегральних критеріїв якості, або як прямі показники якості перехідного процесу (динамічна похибка, степінь затухання, запаси стійкості за фазою та амплітудою, перерегулювання та ін.), які також задаються згідно варіанту.

1.3. Основні етапи та методика виконання роботи

Робота включає в себе наступні етапи:

– створення математичної моделі об’єкта, який задається вихідною системою диференціальних рівнянь, на підставі якої формується структурна схема;

– аналіз властивостей об’єкта за різними каналами: визначення передаточних функцій, статичних, динамічних (перехідних функцій або кривих розгону) та частотних (амплітудно-частотні, фазочастотні, амплітудно-фазові) характеристик;

– синтез (розроблення) АСР із застосуванням лінійних регуляторів;

– аналіз стійкості та якості перехідних процесів у системі;

– параметрична оптимізація АСР;

– корекція структури АСР (за потреби).

Властивості об’єкта за каналами збурювальних та керувальних діянь аналізуються, як правило, моделюванням на ЕОМ, за допомогою якого отримують криві розгону (перехідні функції). Для визначення еквівалентних передаточних функцій за потреби спочатку виконують необхідні структурні перетворення.

Синтез АСР та аналіз перехідних процесів у ній виконується в наступній послідовності. На основі аналізу динамічних властивостей об’єкта за різними каналами вибирається канал регулювання (якщо він не заданий у вихідних даних). Створюється система із застосуванням принципу регулювання за відхиленням (замикається від’ємним зворотним зв’язком через регулятор). При цьому в першу чергу аналізується можливість використання найпростішого лінійного регулятора та відповідність характеристик розроблюваної АСР заданим вимогам щодо якості перехідних процесів. В разі неможливості отримання бажаних характеристик система ускладнюється використанням складніших стандартних лінійних регуляторів або введенням нестандартних коректувальних елементів, або застосуванням більш складних систем (комбінованої, каскадної тощо).

Для синтезованої АСР далі визначають припустимі межі зміни її параметрів настройок, що забезпечують її стійкість (визначається межа стійкості), а також значення цих параметрів, що відповідають заданим обмеженням на процес (визначається межа заданого запасу стійкості).

Параметрична оптимізація АСР виконується з метою вибору з усіх можливих значень її параметрів настройок таких числових значень, за яких має забезпечуватися екстремум обраного критерію якості перехідного процесу.