курсовая работа / курсавик по ТАУ

ВВЕДЕНИЕ

Основной целью выполнения данной курсовой работы является закрепление на практике знаний и навыков математического анализа систем автоматического управления.

В ходе работы должны быть исследованы линейная, нелинейная и дискретная системы. Исследование состоит из выполнения типовых задач анализа и синтеза систем управления, применения различных критериев устойчивости систем, определения показателей качества управления, выполнения эквивалентных преобразований структурных схем.

1 ОПИСАНИЕ СИТЕМЫ

1.1Принципиальная схема САУ и описание работы системы

На рисунке 1 показана установка поливочной системы поливочно-моечной машины

Рисунок 1 - Принципиальная схема САУ поливочной системы поливочно-моечной машины

Поливочно-моечная машина состоит (рис. 12.2) из цистерны 6 с системой всасывания и подачи воды к распределительным насадкам 1, трансмиссии, включающей коробку отбора мощности, конический редуктор и цепную передачу; гидравлической системы управления рабочими процессами; дополнительного снегоочистительного оборудования. Цистерна овальной формы сварена из листового проката. Сверху в передней части цистерны расположен люк, обеспечивающий доступ внутрь для ее очистки, обслуживания и ремонта. Внутри цистерны расположены контрольная трубка 7, трубопровод, фильтр и ряд других элементов системы подачи воды. Для гашения инерции воды при резком изменении скорости движения машины в цистерне установлены специальные волнорезы. Цистерна наполняется из водопроводной сети через заливную трубу, расположенную с правой стороны машины. Для наполнения цистерны на заливную трубу надевают гофрированный резиновый рукав; в транспортном и рабочем положении на его место устанавливают заглушку.

1.2 Функциональная схема САУ

Функциональная схема отображает функциональные связи в системе управления, составляется на основе описания работы САУ.

ЗП

КТ

Ц

Ф

Н

В

ТК ТКККККК

Н

Рисунок 2 - Функциональная схема САУ поливочной системы поливочно- моечной машины

В функциональную схему вошли следующие элементы:

ЗП – заливной патрубок;

КТ – контрольная труба;

Ц – цистерна;

Ф – фильтр;

Н – насос;

В – вентиль;

ТК – трехходовой кран;

Н – насадка.

1.3 Структурная схема САУ

Структурная схема системы автоматического управления отражает связь между элементами и информацию о передаточной функции.

Для составления структурной схемы необходимо определить передаточные функции элементов САУ.

Таблица 1 - Передаточные функции элементов САУ

№ п/п	Элемент САУ	Передаточная функция
1	Заливной патрубок
2	Контрольная труба
3	Цистерна
4	Фильтр
5	Насос
6	Вентиль
7	Трехходовой кран
8	Насадка	W8(p) = 3,3

0.975

0.23

1.6

0.75

3.3

Рисунок 3 - Структурная схема САУ поливочной системы поливочно-моечной машины

2 ИССЛЕДОВАНИЕ ЛИНЕЙНОЙ САУ

2.1 Расчет передаточной функции линейной системы

Передаточная функция системы рассчитывается по формуле:

Для расчетов используем программу Mathcad.

2.2 Определение устойчивости линейной САУ по критерию Гурвица

Для устойчивости системы необходимо и достаточно, чтобы все миноры определителя Гурвица были положительны. По коэффициентам характеристического уравнения составляется определитель Гурвица.

(3)

Коэффициенты характеристического уравнения:

, , , ,

Все коэффициенты характеристического уравнения положительные, значит, необходимое условие устойчивости выполняется.

Произведем вычисление миноров в определителе Гурвица

(4)

(5)

∆₃ = (6)

Все миноры данной системы больше 0, следовательно, САУ устойчива.

2.5 Переходный процесс линейной системы и определение показателей качества.

Используя математический редактор MathCAD, построим переходный процесс системы.

(7)

h(t)

Рисунок 3 - Переходный процесс линейной системы

По переходной функции определим прямые оценки качества системы.

Перерегулирование:

(8)

(9)

Время первого согласования:

t₁=0.1 ,с,

Время нарастания переходного процесса:

t_н=0.5, с,

Время переходного процесса:

t_п=0.5, с,

Максимальное значение регулируемой величины:

h_max(t)=2.5*.

2.6 Построение АЧХ линейной системы и определение показателей качества

Используя математический редактор MathCAD, построим амплитудно-частотную характеристику системы.

Заменим в уравнении (2) :

Рисунок 4 - Амплитудно–частотная характеристика линейной системы

Определение показателей качества:

А₀ = 2.33*;

А_max = 2.33*;

показатель колебательности ;

полоса пропускания = *2.33* =0.707*23300=16473.1