СОДЕРЖАНИЕ

Введение

1. Функциональная схема системы

2. Вывод уравнения динамики. Получение ОФП элементов САР

3. Структурная схема САР

4. ОФП разомкнутой системы

5. Определение коэффициента разомкнутой системы

6. Построение логарифмических частотных характеристик разомкнутой системы

7. Проверка устойчивости некорректированной системы

8. Синтез последовательного корректирующего элемента. Построение переходной функции системы

9. Оценка показателей качества процесса регулирования по переходной функции

Литература

1. Введение

Курсовая работа посвящена исследованию замкнутой САР частоты вращения двигателя, принципиальная схема которой приведена на рисунке 1, а численные значения параметров элементов - в таблице 1. При этом использованы следующие обозначения:

ЗП - задающий потенциометр,

КЭ - корректирующий элемент;

ЭУ - электронный усилитель;

ЭМУ - электромашинный усилитель с обмоткой управления ОУ;

М – электродвигатель постоянного тока с независимой обмоткой

возбуждения;

ТГ – тахогенератор.

Статические коэффициенты усиления элементов:

К₁ - электронного усилителя;

К₂ - электромашинного усилителя;

К₃ - электродвигателя;

К₄ - задающего потенциометра и датчика регулируемой величины;

К₅ - корректирующего элемента.

Электромагнитные постоянные времени:

- цепи управляющей обмотки ЭМУ;

- короткозамкнутой цепи ЭМУ;

- якорной цепи ЭМУ по продольным щеткам, включая

электродвигатель;

- нагрузки;

где L_У, L_К, Lя, Lм, - индуктивности цепей;

R_У, Rк, Rя, Rм - активные сопротивления соответствующих цепей;

Рис.1. Схема САР частоты вращения электродвигателя.

Таблица 1

Численные значения параметров системы

При выполнении курсовой работы проделано следующее:

а) составлена функциональная схема системы;

б) выведены уравнения динамики и получены выражения для операторных функций передачи (ОФП) элементов САР (за исключением корректирующего элемента);

в) составлена структурная схема, полагая в качестве входной переменной (задающего действия) - напряжение U₀ задающего потенциометра, а в качестве выходной переменной – угловую скорость электродвигателя для САР, представленной на рисунке 1;

г) путем преобразования структурной схемы получено выражение для ОФП разомкнутой системы управления (без корректирующего элемента);

д) определено необходимое значение коэффициента усиления разомкнутой системы из условия получения заданной точности регулирования в статике;

е) построены асимптотические: логарифмическая амплитудно-частотная (ЛАЧХ) и логарифмическая фазочастотная (ЛФЧХ) характеристики разомкнутой системы;

ж) по логарифмическим частотным характеристикам оценена устойчивость системы;

з) получена требуемая ЛАЧХ последовательного корректирующего элемента, обеспечивающая перерегулирование  и время регулирования Т_рег, не превышающие величин, указанных в таблице 1;

и) построена переходная функция системы методом трапецеидальных вещественных частотных характеристик;

к) по графику переходной функции определены прямые показатели качества: перерегулирование  и время регулирования Т_рег; сравнены с заданными значениями и сделаны выводы о качестве процессов регулирования в рассматриваемой САР.

2. Функциональная схема системы.

Изучение и математический анализ САР существенно облегчаются, если ее предварительно расчленить на отдельные элементы, выявить физические взаимосвязи между элементами и отобразить их графически в виде функциональной схемы, показывающей состав, функциональное назначение и взаимодействие элементов системы. На такой схеме элементы САР изображают прямоугольниками, а связи между ними линиями со стрелками, в соответствии с направлениями передачи воздействий.

В прямоугольники записываем условные обозначения элементов; около каждой линии указывают физическую величину, характеризующую данное воздействие. Функциональная схема САР представлена на рис.2

При составлении функциональной схемы использованы условные обозначения элементов и воздействий, приведенные на принципиальных схемах систем регулирования.

Рис.2.Функциональная схема САР

Краткое описание принципа работы схемы с характеристикой функционального назначения ее элементов. Объектом управления в заданной САУ является двигатель постоянного тока M, регулируемая угловая скорость вращения якоря двигателя Ω. На вход элемента сравнения подается напряжение U₀ и напряжение U₃. Напряжение U₀ пропорционально заданной скорости, напряжение U₃ пропорционально фактической скорости Ω вращения якоря. На выходе элемента сравнения получается разность напряжений ∆U(t)=U₀-U₃(t). Затем ∆U(t) усиливается электронным усилителем, затем усиливается электромашинным усилителем и подается на щетки якоря двигателя. Под действием напряжения U₂ якорь двигателя вращается. С якорем двигателя жестко связан тахогенератор. Напряжение U₃(t) на выходе ТГ прямопропорционально скорости Ω(t), это напряжение является сигналом обратной связи. Напряжение U₃(t) подается на элемент сравнения. Получается замкнутый контур. Если по какой-либо причине частота вращения Ω увеличивается, то увеличивается и напряжение U₃(t). При этом уменьшается разность ∆U(t), уменьшится напряжение U₂ на якоре, уменьшится скорость Ω. Таким образом, замкнутый контур способствует стабилизации угловой скорости вращения.