ТАУ

Контрольная работа №1

Вариант 01

Тема 1

Вопрос 1

Дайте определение САУ

(САУ) - комплекс устройств, предназнач. для автоматич. изменения одного или неск. параметров объекта управления с целью установления требуемого режима его работы. САУ обеспечивает поддержание постоянства заданных значений регулируемых параметров или их изменение по заданному закону (системы стабилизации, программного управления, следящие системы) либо оптимизирует определ. критерий качества управления (системы экстрем. регулирования, оптим. управления).

Вопрос 7

Что характеризует коэффициент статизма?

Коэффициент статизма характеризует точность статической системы

Тема 2

Вопрос 1

При каких условиях звено САУ может считаться типовым?

Если динамические свойства соответствуют типовым звеньям

Вопрос 9

Какие звенья равномерно пропускают синусоидальные колебания всех частот?

Безинерционное звено равномерно пропускает гармонические воздействия всех частот, не создавая сдвига по фазе.

Тема 3

Вопрос 1а

Вопрос 2в

Определим отклонение:

Решение

Генератор независимого возбуждения можно представить как в виде одного типового динамического звена, так и в виде нескольких звеньев включенных последовательно. Рассмотрим генератор в виде нескольких динамических звеньев. Передаточную функцию для генератора – одного звена можно будет получить перемножением передаточных функций отдельных его составляющих.

Обмотка возбуждения. Дифференциальное уравнение на основании второго закона Кирхгофа для цепи возбуждения генератора имеет вид:

L_в (dI_в / dt) + R_вI_в = U_эу

где L_в – индуктивность обмотки возбуждения; I_в – ток в обмотке возбуждения (выходная величина); R_в – активное сопротивление обмотки возбуждения; U_эу – напряжение на обмотке возбуждения (входная величина).

Разделим уравнение на произведение RвIв, в результате получим:

(L_в dI_в) / (R_вI_в dt) + (R_вI_в) / (R_вI_в) = U_эу / (R_вI_в)

Выполним сокращения и перейдем к операторной форме записи:

(L_в / R_в) p + 1 = U_эу / (R_вI_в)

где p – оператор Лапласа.

Умножим обе части выражения на Iв и приведем уравнение к стандартному виду:

(T_ов p + 1) I_в = U_эу k_ов

где T_ов – постоянная времени цепи возбуждения генератора, T_ов = (L_в / R_в); k_ов – коэффициент передачи обмотки возбуждения, k_ов = (1 / R_в).

Передаточная функция обмотки возбуждения, как апериодического звена первого порядка, имеет вид:

w_ов(p) = k_ов / (T_ов p + 1).

Якорь генератора – безинерциальное звено (в исходных данных на курсовую работу постоянная времени для цепи якоря равна нулю). На основании известной характеристики генератора независимого возбуждения (рис. 4.1) можно определить коэффициент передачи для цепи якоря.

Если из анализа работы САР известно, что ток возбуждения и напряжение на якоре в процессе работы мало отклоняются от нулевых начальных условий, то можно воспользоваться методом графической линеаризации.

На характеристике отмечается рабочая точка с координатами (I_в0, U_г0), которые соответствуют нулевым начальным условиям. Через эту точку проводится касательная к криволинейной характеристике генератора. Тангенс угла наклона данной касательной и будет являться коэффициентом передачи якоря генератора.

Таким образом, на основании метода графической линеаризации имеем:

U_г = I_в tg g = k_г I_в

где U_г – напряжение на зажимах якоря генератора (выходная величина);

g – угол наклона касательной к характеристике генератора в рабочей точке; k_г – коэффициент передачи генератора.

Передаточная функция якоря генератора как безинерционного звена будет иметь вид:

w_г(p) = k_г.

Определим ток в цепи:

I=U₁/(R₁+R₂)

U₂=I*R₂, выразим ток:

I=U₂/R₂

U₁/(R₁+R₂)= U₂/R₂

U₂/U₁=(R₁+R₂)/ R₂

Тип звена – пропорциональный

Тип звена – инерционный, с коэффициентом усиления 3, и постоянной времени 2с.

Определим переходную функцию:

Построим переходную характеристику:

введение в устройство обратной связи изменяет его сквозной коэффициент усиления

Эквивалентная передаточная функция:

Контрольная работа №2

Тема 4

Вопрос 1

Назовите основные принципы регулирования

Задача управления заключается в том, чтобы объект управления в условиях реальной эксплуатации обеспечивал выполнение требуемых функций.

Задача управления, по существу, заключается в формировании такого закона изменения управляющего воздействия, при котором обеспечивается заданный алгоритм при наличии возмущающих воздействий.

При разомкнутом принципе управляющее устройство вырабатывает сигнал управления U, который поступает на исполнительные элементы объекта управления. На вход управляющего устройства подается сигнал X , представляющий собой задание. Задание задается человеком или специальным задающим устройством. Данный принцип отличается простотой технической реализации, но оказывается малоэффективным при недостаточной информации о характере возмущении.

Принцип замкнутого управления позволяет решить задачу управления при любом характере действующих возмущений.

Вопрос 6

Что следует сделать для уменьшения коэффициента статизма АСР с П-регулятором?

Необходимо охватить регулятор отрицательной обратной связью

Тема 5

Вопрос 1

Дайте определение понятию устойчивости.

Устойчивость — способность системы сохранять текущее состояние при влиянии внешних воздействий.

Вопрос 4

В чем состоят различия критериев Михайлова и Найквиста?

В отличие от критериев Михайлова, который основан на анализе характеристического уравнения системы, критерий Найквиста позволяет судить об устойчивости системы по амплитудно-фазовой характеристике разомкнутого контура системы. В этом заключается существенное преимущество критерия, т.к. построение АФХ разомкнутого контура для большинства реальных систем оказывается проще, чем построение годографа Михайлова. Особенно упрощается это построение для одноконтурных систем, состоящих из типовых звеньев.

Тема 6

Вопрос 1

Перечислите основные показатели качества процессов управления

Установившееся значение выходной величины

Степень затухания

Время достижения первого максимума tmax,

Время регулирования tp,

Ошибка регулирования Ест (статистическая или среднеквадратическая составляющие),

Перерегулирование у,

Динамический коэффициент регулирования Rd,

Показатель колебательности М.

Вопрос 15

Что понимается под степенью устойчивостью?

Степень устойчивости численно равна абсолютному значению действительной части ближайшего к мнимой оси корня

Определим ПФ системы по возмущающему воздействию:

Коэффициент статизма равен 1

По алгебраическому критерию устойчивости система устойчива поскольку характеристическое уравнение (р+1) имеет положительные коэффициент.

Значение ошибки определим по формуле:

Определим коэффициенты усиления по управлению и по возмущению:

- по управлению:

Kпз=10/12=0,833

-по возмущению

Kпв=2/24=0,083

е=1-(0,833*1+0,083*0,5)=0,125

Колебательность определим как отношение ординат АЧХ при w=0 и w=w_p

m=3.2/3=1.07

Время достижения первого максимума:

t=1/10=0.1 c.

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

“Ивановский Государственный энергетический университет

им. В.И. Ленина”

Кафедра электрических систем

Контрольная работа

по дисциплине

“ТАУ”

Шифр 1

Выполнил: студент гр.3-71

Иваново 2014