ГОУВПО

Воронежский государственный технический университет

Факультет

Кафедра робототехнических систем

КУРСОВАЯ РАБОТА

По дисциплине " Теория автоматического управления "

Тема: Синтез линейных САУ

Расчетно-пояснительная записка

Разраб. студента ______________ ___________________

Группа инициалы, фамилия

Руководитель ______________ ___________________

подпись инициалы, фамилия

Члены комиссии ______________ ___________________

подпись инициалы, фамилия

______________ ___________________

подпись инициалы, фамилия

Нормоконтролер ______________ ___________________

подпись инициалы, фамилия

Защищен ______________ Оценка___________

Дата

2012 Г.

Воронежский государственный технический университет

Кафедра робототехнических систем

ЗАДАНИЕ

На курсовую работу по дисциплине

"Теория автоматического управления"

Тема работы: Синтез линейных САУ

Студент группы:

Номер варианта:

Технические условия:

Содержание и объем работы:

Сроки выполнения этапов:

Срок защиты курсовой работы:

Руководитель _______________________

Дата, инициалы и фамилия

Задание принял студент _______________________

Дата, инициалы и фамилия

Замечание руководителя Содержание

1. Исходные данные 5

1.1. Электромеханическая система управления руки робота 5

1.2. Расчетные формулы для определения параметров передаточной функции двигателя 6

2. Дифференциальные уравнения электромеханической системы. 7

2.1. Классическая форма записи дифференциального уравнения двигателя. 7

2.2. Уравнения состояний системы управления и двигателя. 8

3. Структурные схемы электромеханической следящей системы 10

3.1. Блок-схема электромеханической следящей системы 10

3.2. Структурная схема САР скорости с развернутой структурной схемой двигателя 10

3.3. Структурная схема электромеханической следящей системы с свернутой структурной схемой двигателя 10

4. Анализ электромеханической системы 10

4.1. Анализ устойчивости 10

4.1.1 Анализ устойчивости по характеристическому уравнению 10

4.1.2. Анализ устойчивости по корням характеристического уравнения 12

4.1.3. Анализ устойчивости по распределению корней 12

4.1.4. Анализ устойчивости по АФЧХ 13

4.1.5. Анализ устойчивости по ЛАЧХ и ЛФЧХ разомкнутой системы 14

4.2. Анализ показателей качества САР скорости и СС 15

4.2.1. Анализ показателей качества САР скорости 15

4.2.2. Анализ показателей качества СС. 17

4.3. Анализ точности скорректированной системы. 18

4.3.1. Скоростная ошибка системы. 18

4.3.2. Позиционная ошибка САР скорости. 19

5. Коррекция двухконтурной электромеханической следящей системы. 20

5.1.ПХ двигателя. 20

5.2. Коррекция САР скорости. 21

5.3. ПХ следящей системы. 23

6. Анализ чувствительности САР скорости к выбору КУ. 24

7. Коррекция электромеханической следящей системы в пространстве состояний. 26

7.1. Структурная схема и матрично-векторное описание системы с доступом к переменным состояния. 27

7.2. Структурная схема и векторно-матричное описание системы с модальным регулятором. 29

8.Реализация цифрового модального регулятора. 30

Заключение 33

Список литературы 34

1. Исходные данные

1.1. Электромеханическая система управления руки робота

На рис. 1 представлена схема электромеханической системы управления руки робота, в таблице 1 – параметры двигателя, в таблице 2 – параметры элементов системы, в таблице 3 – параметры качества регулирования системы.

П.У.1 – предварительный усилитель;

Б.Р.П. – блок регулируемого электропривода (предварительный усилитель ПУ2 и усилитель мощности);

Д. – двигатель постоянного тока;

Р. – редуктор;

Р.Р. – рука робота;

Д.О.С. – датчик обратной связи (датчик угла поворота);

Т.Г. – тахогенератор (датчик скорости);

Uу – напряжение задания угла поворота руки [ В];

Uп – напряжение с выхода предварительного усилителя [В];

Uя – напряжение в якорной цепи двигателя [В];

–угловая скорость вращения вала двигателя [рад./с.];

–угол поворота руки [рад.];

+ Uп, -Uп – напряжение питания датчика обратной связи [В];

Uос – напряжение датчика обратной связи [В].

Uтг – напряжение тахогенератора. [В].

Таблица 1 - Параметры двигателя

Вариант	Мощность, P, кВт	Напряжение, U, В	Частота вращения, n, об/мин	КПД µ, %	Rя, Ом	Lя, мГн	J, кг*м2
15	0.45	220	1060	66	5.07	74	0.015

Таблица 2 - Параметры элементов системы

Вариант	Коэффициент передачи П.У.1, П.У.2	Коэффициент передачи усилителя (Б.Р.П)	Постоянная времени усилителя (Б.Р.П)	Коэффициент передачи тахогенератора	Коэффициент передачи редуктора	Коэффициент передачи Д.О.С.
15	Кпу1, Кпу2	Ку	Ту	Ктг	Кр	Кдос
	2.2	10	0.075	0.0028	0.01	1

Таблица 3 - Параметры качества регулирования системы

Вариант	Вид переходной характеристики САР	Вид переходной Характеристики СС	Перерегулирование σ, %	Допустимое отклонение, ∆
15	колебательная	апериодическая	5	0.05