- •Содержание
- •Задание на курсовую работу
- •1. Двухконтурная статическая оптимальная сар с последовательной коррекцией
- •1.1 Объект регулирования сар
- •1.2 Построение структурной схемы двухконтурной оптимальной статической сар
- •2. Расчет и исследование внутреннего контура статической сар
- •3. Расчет и исследование внешнего контура регулирования двухконтурной статической сар
- •4. Исследование двухконтурной статической сар
- •4.1 Передаточные функции разомкнутой и замкнутой сар по управляющему воздействию
- •4.2 Реакция статической сар на возмущающее воздействие
- •4.3 Построение статической сар в программной среде Simulink. Анализ статической сар.
- •5. Оптимизация сар по симметричному оптимуму
- •6. Астатическая двухконтурная сар с последовательной коррекцией
- •6.1 Исследование двукратно интегрирующей сар по управляющему воздействию
- •6.2 Реакция астатической сар на возмущающее воздействие
- •6.3 Построение астатической сар в программной среде Simulink. Анализ астатической сар.
- •Общие выводы по курсовой работе
- •Список использованных источников
Министерство высшего образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова
Кафедра автоматизированного электропривода и мехатроники
Курсовой проект
по дисциплине: «Теория автоматического управления»
на тему: «Расчет двухконтурных систем автоматического регулирования, построенных по принципу подчиненного регулирования с последовательной коррекцией»
Вариант 12
Выполнил:
Руководитель:
Работа допущена к защите «___»________________2019 г. ______________
(подпись)
Работа защищена «___»________________2019 г. _______________
(оценка, подпись)
Магнитогорск, 2019
Содержание
Задание на курсовую работу 3
1. Двухконтурная статическая оптимальная САР с последовательной коррекцией 4
1.1 Объект регулирования САР 4
1.2 Построение структурной схемы двухконтурной оптимальной статической САР 4
2. Расчет и исследование внутреннего контура статической САР 6
3. Расчет и исследование внешнего контура регулирования двухконтурной статической САР 16
4. Исследование двухконтурной статической САР 17
4.1 Передаточные функции разомкнутой и замкнутой САР по управляющему воздействию 17
4.2 Реакция статической САР на возмущающее воздействие 20
4.3 Построение статической САР в программной среде Simulink. Анализ статической САР. 24
5. Оптимизация САР по симметричному оптимуму 27
6. Астатическая двухконтурная САР с последовательной коррекцией 31
6.1 Исследование двукратно интегрирующей САР по управляющему воздействию 31
6.2 Реакция астатической САР на возмущающее воздействие 34
6.3 Построение астатической САР в программной среде Simulink. Анализ астатической САР. 40
Общие выводы по курсовой работе 42
Список использованных источников 44
Задание на курсовую работу
Для заданного объекта регулирования (рисунок 1) произвести построение и расчет двухконтурной структурной схемы САР (статической и астатической), выбрать и рассчитать регуляторы в контурах регулирования, выполнить построение логарифмических частотных характеристик, а также кривых переходных процессов при управляющем и возмущающем воздействиях, определить качество регулирования САР.
Объект регулирования:
-
– коэффициент усиления фильтра;
-
– постоянная времени фильтра;
-
– коэффициент усиления апериодического звена;
-
– постоянные времени элементов управления.
Рисунок 1 – Объект регулирования.
где – передаточная функция фильтра;
– передаточная функция апериодического звена первого порядка;
– передаточная функция идеального интегрирующего звена.
Таблица 1.1 – Исходные данные.
№ варианта |
Параметры |
||||
, с |
|||||
12 |
5 |
0.05 |
3 |
0.4 |
0.35 |
1. Двухконтурная статическая оптимальная сар с последовательной коррекцией
1.1 Объект регулирования сар
В качестве объекта регулирования может быть принята схема, представленная на рисунке 1 в составе трёх звеньев: двух апериодических и одного интегрирующего. К такой схеме может быть приведена структурная схема двигателя постоянного тока, получающего питание от преобразователя с постоянной времени . Постоянная времени является наименьшей среди постоянных времени объекта регулирования. В случае использования в качестве объекта регулирования двигателя постоянного тока постоянные времени ,, могут быть определены по параметрам двигателя (схема представлена на рисунке 1).
1.2 Построение структурной схемы двухконтурной оптимальной статической сар
Система подчинённого регулирования состоит их ОР (рисунок 1, рисунок 2) и регулирующей части САР строится в виде контуров регулирования, начиная от первого внутреннего контура. Каждый контур регулирования включает в себя регулятор и отдельные звенья объекта с двумя большими постоянными времени и одной малой некомпенсируемой постоянной времени. На входе первого регулятора установлен фильтр (звено с малой постоянной времени , что обеспечивает помехозащищённость системы, а значит её работоспособность). Данная схема приведена на рис. 3.
На рисунке 2 используются следующие обозначения:
-
передаточные функции регуляторов для первого и второго контуров соответственно;
-
заданные значения выходных координат.
Регуляторы в данной схеме выполняют две важные функции:
– регулируют одну выходную координату контура, например , в соответствии с её заданным значением
– компенсирует одну большую постоянную времени (два регулятора компенсируют две больших постоянных времени).
На вход регулятора, как следует из выше сказанного, подаётся два сигнала: действительное значение регулируемой координаты и её заданное значение.
Передаточные функции регуляторов выбираются из расчёта, чтобы обеспечить оптимальность контура регулирования и получалась оптимальная передаточная функция.
Данный принцип позволяет не только последовательно регулировать координаты ОР, но и компенсировать инерционности этого объекта, т.е. осуществление коррекции САР, получившее название «последовательной коррекции».
Проектируемая САР должна быть статической по возмущающему воздействию и астатической - по управляющему воздействию. Такие системы строятся с оптимальной настройкой по модульному оптимуму и называются однократно-интегрирующими системами с последовательной коррекцией.
Объект регулирования содержит две больших постоянных времени и и одну малую так называемую некомпенсируемую постоянную времени . В соответствии с принципом построения систем подчиненного регулирования каждая большая постоянная времени может быть скомпенсирована своим регулятором. Поэтому необходимо иметь два контура регулирования. Причем в каждом контуре должны быть два звена ОР с большой и малой постоянными времени. Структурная схема двухконтурной САР, построенной в соответствии с этими принципами примет следующий вид (рисунок 2)
Рисунок 2 – Структурная схема двухконтурной системы подчиненного регулирования.
К САР приложены следующие внешние воздействия:
-
– управляющее воздействие;
-
F – внешнее возмущающее воздействие.
Регулируемыми выходными координатами являются:
-
-выходная регулируемая координата первого (внутреннего) контура;
-
-выходная регулируемая координата второго (внешнего) контура.