Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Сибирский государственный индустриальный университет»

Кафедра автоматизированного электропривода

и промышленной электроники

РАСЧЁТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к курсовой работе по учебной дисциплине

«Теория автоматического управления»

на тему: «Анализ и синтез линейной системы

автоматического управления»

Вариант 2

Выполнил: студент гр. АПЭ-04

Борисов С.Н.

Руководитель:

профессор Дружилов С.А.

Новокузнецк

2007

Индивидуальное задание

Вариант 2

Структурная схема № 2

Численные значения параметров структурной схемы

К1	К3		Т	Т1	Т3
9	3	0.007	0.16	0.02	0.2

Заданные критерии устойчивости:Раусса и Найквиста

Заданные показатели качества управления

Ошибка регулирования	Время регулирования t, c	Перерегулирование , %
0.0052	0.6	20

Задание получил студент гр. АПЭ-04 Борисов С.Н.

«___» __________ 200__ года / /

Задание проверил профессор Дружилов С.А.

«___» __________ 200__ года / /

Оглавление

Индивидуальное задание……………………………………………………. 2

Оглавление…………………………………………………………………… 3

Введение……………………………………………………………………… 5

1. Анализ исходной САУ………………………..………………………….. 6

1. Преобразование САУ к одноконтурному виду…………………...…… 6

2. Определение передаточной функции САУ

в разомкнутом состоянии……………………………………………..… 7

3. Определение требуемого коэффициента усиления разомкнутой САУ

из условия статической точности………………………………………..8

4. Определение передаточных функций замкнутой

САУ по управляющему, возмущающему воздействию

и по ошибке………………………………………………………………..9

5. Выводы по проведенному анализу…………………………………….. 11

2. Анализ устойчивости САУ……………………………………………….12

2.1 Анализ устойчивости замкнутой САУ с помощью критерия

Раусса...………………………………………………………………….. 12

2.2 Анализ устойчивости с использованием критерия Найквиста ....……14

2.3 Анализ влияния коэффициента усиления разомкнутой САУ на

устойчивость…………………………………………………………….. 17

2.4 Построение кривой D-разбиения и выделение областей

устойчивости……………………………………………………………..18

2.5 Построение и анализ диаграммы Боде для разомкнутой САУ……….20

2.6 Выводы по анализу устойчивости САУ………………………………..25

3. Синтез исходной САУ…………………………………………...………. 26

3.1 Выбор и обоснование методов синтеза САУ…………………………..26

3.2 Расчет и построение желаемой ЛАХ и ЛФХ…………………………..27

3.3 Определение операторной передаточной функции и

постоянных времени последовательного корректирующего

устройства ………………………………………………………………. 30

3.4 Определение операторной передаточной функции и

постоянных времени корректирующей обратной связи…………...… 33

3.5 Выбор схемы реализации корректирующих устройств и расчет

их параметров………………………………………………………….... 39

3.5.1 Выбор схемы реализации последовательного

корректирующего устройства и расчет его параметров………… ....39

3.5.2 Выбор схемы реализации корректирующей обратной связи и

расчет ее параметров…………………………………………………..43

4. Анализ скорректированной САУ………………………………………...46

4.1 Оценка фактических запасов устойчивости (по модулю и по

фазе) скорректированной системы……………………………………..46

4.2 Расчет переходного процесса в скорректированных САУ

по управляющему и возмущающему воздействиям………………….. 47

4.2.1 Расчет переходного процесса в САУ с последовательной

коррекцией по управляющему и возмущающему воздействиям…. .47

4.2.2 Расчет переходного процесса в САУ с местной ОС по

управляющему и возмущающему воздействиям………………… …51

4.3 Оценка качества переходного процесса скорректированной САУ

и сравнение с заданными показателями………………………………..54

4.3.1 Последовательное корректирующее устройство…………………….54

4.3.2 Корректирующая обратная связь……………………………………..54

5. Выводы по работе…………………………………………………………55

Заключение……………………………………………………………….…..56

Список использованной литературы………………………………………..57

Введение

Курс теории автоматического управления ставит свой целью ознакомление учащегося с общими принципами построения систем автоматического управления, с процессами и методами исследования процессов в этих системах. Принципы построения систем автоматического управления связаны с общими закона­ми управления, значение которых выходит далеко за пределы технических задач. Однако теория автоматического управления сформировалась в самостоятельную науку, в первую очередь, на основе изучения процессов управления техническими устрой­ствами. Изучение принципов построения и исследования систем управления в данном курсовом проекте производится на основе рассмотре­ния управления техническим устройством. Рас­сматриваемые принципы управления имеют более широкий об­щий смысл и могут быть применены при изучении процессов управления в совершенно иных системах, например в биологических, экономических, общественных и др.

Объектами управления могут быть: живые организмы (жи­вотные, растения), коллективы людей, производственные пред­приятия, заводы, цехи, отдельные станки, машины. В зависимо­сти от объекта и задачи управления системы управления могут быть различными — от самых простых систем автоматического регулирования, поддерживающих неизменной какую-либо вели­чину (например, напряжение, температуру или давление), до сложных, содержащих десятки вычислительных машин, реша­ющих задачи оптимального управления множеством объектов.

Кроме того, задачи автоматического управления охватывают такие вопросы, как адаптация, или самонастройка системы управления, в соответствии с изменением ее параметров или внешних воздействий, вопросы обеспечения оптимального функционирования системы управления при различных условиях, автоматический выбор наилучших режимов из нескольких воз­можных и др., не входящих в круг задач автоматического регулирования.

Теория автоматического управления как научная дисципли­на переживает стадию бурного развития, связанного, в первую очередь, с внедрением мощных современных вычислительных машин и разработкой большого пакета компьютерных программ моделирования и исследования различных САУ. В своей курсовой работе я попытаюсь не обойти этот аспект стороной, пользуясь в процессе выполнения курсовой работы такими прикладными пакетами как MatLab, Maple, MathCAD, AutoCAD.

1. Анализ исходной сау

1. Преобразование сау к одноконтурному виду

Исходная структурная схема:

Рисунок 1 – Структурная схема САУ

Преобразуем контур:

В итоге получаем одноконтурную САУ:

1.2 Определение передаточной функции сау в разомкнутом состоянии

Для определения передаточной функции САУ необходимо умножить на звено запаздывания . Так же умножается на предыдущий результат инерционное звено с интегратором . Выполним все эти преобразования:

Для полного определения передаточной функции в разомкнутом состоянии необходимо определить вид звена второго порядка, стоящий в последнем уравнении. Для этого найдем корни характеристического полинома

Имеем вещественные корни, поэтому получаем апериодическое звено второго порядка. В итоге ПФ будет выглядеть так:

, где

Коэффициент усиления исходной разомкнутой системы:

Рисунок 2 – САУ в разомкнутом состоянии