1.2.6. Анализ качества системы автоматического регулирования
В большинстве случаев качество САР характеризуют точностью, запасами устойчивости, быстродействием и другими показателями переходного процесса. Эти свойства САР могут быть определены по переходным процессам, возникающим в результате действия на САР типовых управляющих и возмущающих воздействий.
Для проектируемой САР необходимо получить:
1) для разомкнутой САР:
– переходный процесс выходной координаты при изменении управляющего воздействия;
– переходный процесс выходной координаты при изменении возмущения;
2) для замкнутой САР:
– переходный процесс выходной координаты при изменении управляющего воздействия;
– переходный процесс выходной координаты при изменении возмущения.
Сделать выводы, в которых необходимо дать оценку качества переходных процессов; произвести сравнение переходных процессов разомкнутой и замкнутой САР; определить запасы устойчивости для замкнутой САР и доказать, используя графики переходных процессов, что разработанная САР отвечает заданным показателям качества.
2. Рекомендации по оформлению курсовой работы
В пояснительной записке отражаются все исходные данные, проведённые расчёты, исходные и разработанные схемы, графики переходных процессов, ссылки на литературные источники и список использованной литературы.
Пояснительная записка должна быть выполнена в соответствии с ЕСКД, на формате А4, графики и схемы при необходимости могут быть выполнены на формате АЗ. Объём пояснительной записки – 15-20 страниц; шрифт – Times New Roman, кегль 14; межстрочный интервал – полуторный; абзацный отступ – 1,25 см. Правила оформления таблиц, формул, рисунков, ссылок и т.д. – по СТО УГАТУ 016 – 2007 [7]. Графики выполняют черным цветом на белом фоне. Числа на шкалах осей координат размещают вне поля диаграммы, размером не менее 2,5мм. Оси координат должны иметь обозначение и размерность. Масштаб графика должен быть подобран таким образом, чтобы информационная часть графика составляла не менее 2/3 поля диаграммы.
3. Задания
3.1. Схема системы автоматического регулирования
Схема САР выходной координаты приведена на рисунке 3.
Рисунок 3 – Схема САР выходной координаты
САР регулирует выходную координату процесса резания металла. Связь выходной координаты с воздействиями в каждом задании описана математическим выражением. Каждый процесс резания характеризуется своей выходной координатой, которая на рисунке 3 обозначена буквой Y.
ПР – процесс резания, на схеме (рисунок 3) обозначен функциональным блоком ПР, управляющая координата ПР обозначена X, возмущающие воздействия – f.
ПУ — передаточное устройство, это механическая система, преобразующая механическую энергию вала двигателя в механическую энергию управляющего воздействия процесса резания. ПУ является линейным звеном. С точки зрения динамики ПУ является апериодическим звеном первого порядка с постоянной времени ТПУ. Двигатель Д преобразует электрическую энергию в механическую энергию вращения вала. Двигатель является машиной постоянного тока с независимым возбуждением. Возбуждение машины осуществляется обмоткой возбуждения двигателя ОВД. Поток возбуждения в процессе регулирования не изменяется и остается равным его номинальному значению, которое определяется напряжением обмотки возбуждения UВ. Регулирование скорости двигателя nД осуществляется изменением напряжения якоря U. Технические данные двигателя приведены в табл. А.5. При необходимости дополнительные сведения о двигателе можно получить в справочниках [8, 9].
ПЭ — преобразователь электрической энергии, преобразует электрическую энергию промышленной сети трехфазного переменного тока в электрическую энергию постоянного тока и регулирует величину выходного напряжения U, питающего цепь якоря двигателя Д. ПЭ является линейным звеном. Выходное напряжение U равно номинальному значению при напряжении управления, равном 10В. С точки зрения динамики процесса ПЭ представляет собой апериодическое звено второго порядка с постоянными времени Т1 и Т2.
Сеть 380В – промышленная сеть напряжением 380В. В соответствии с [10] напряжение промышленной сети может отклоняться от номинального значения 380В на ±10%. Отклонение сетевого напряжения является возмущением.
УС – усилитель ПЭ. Усилитель является безынерционным звеном, усиливает напряжение, поступающее от корректирующего устройства, вырабатывая сигнал UУС. Коэффициент передачи усилителя необходимо определять расчетным путем.
КУ – корректирующее устройство. Корректирует динамические свойства САР. Статический коэффициент передачи КУ равен единице. Передаточная функция и схема КУ определяются при синтезе САР.
БЗ – блок задания. Блоком задания задается напряжение UЗ, его величина определяет величину задания выходной координаты САР. БЗ содержит в себе источник стабилизированного напряжения UСТ и резистор RЗ, UСТ = 5В.
ДY – измерительная система выходной координаты ПР. Представляет собой с точки зрения динамики апериодическое звено первого порядка с постоянной времени ТДY. При номинальном значении выходной координаты процесса резания ДY выдает напряжение UОС = 5В.
С – сумматор, выполнен на базе операционного усилителя У и на резисторах R1, R2, R3. Сумматор является безынерционным звеном с коэффициентом передачи, равным единице. На резистор R1 сумматора поступает положительное напряжение UЗ с БЗ. На резистор R2 поступает напряжение обратной связи UОС. В сумматоре С происходит вычитание напряжения UОС из напряжения UЗ. Просуммированное напряжение UУ поступает с сумматора С на КУ. Суммирование осуществляется по алгоритму UУ = UЗ–UОС. КУ преобразует сигнал управления UУ в UКУ таким образом, чтобы САР стала устойчивой.
При микропроцессорной системе управления сумматор С может быть реализован алгоритмически, тогда система автоматического регулирования превращается в дискретную. Время таймерного интервала ТИ приведено в табл. А.6.