29

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение по высшему профессиональному образованию

Камская государственная инженерно – экономическая академия

Кафедра Автоматизация и Информационные Технологии

«Пояснительная записка к курсовой работе по дисциплине Теория автоматического управления на тему: Система поддержания уровня жидкости в емкости»

Вариант 5.1

Выполнил: студент группы 4444-з

Сафин И. А.

Проверил: профессор кафедры

Ахмадеев И. А.

Набережные Челны

2007г.

СОДЕРЖАНИЕ

Задание 3

Введение 4

1. Описание функциональной схемы 5

2. Исследование на устойчивость 10

3. Построение желаемой ЛАЧХ 15

4. Выбор корректирующего устройства 18

5. Определение переходной характеристики замкнутой системы

методом вещественных частотных характеристик 20

6. Определение показателей качества по переходной характеристике 28

Заключение 29

Список литературы 30

Задание

90	0,02	0,2	3,0	0,002	100	0,001	0,90	50

Синтезируемая система должна работать при воздействиях и обеспечивать показатели, приведенные в таблице:

δ	σ,%	,град
10	30	45	100	1	0,01

Введение

В настоящее время в промышленности и сельском хозяйстве применяются десятки тысяч различных типов САР, которые обеспечивают высокую эффективность производственных процессов. Современные САР представляют собой сложные динамические системы, обеспечивающие высокую точность обработки сигналов управления в условиях действия различны возмущений и помех.

Для описания современных сложных САР наиболее удобен векторно-матричный аппарат, позволяющий создать единую компактную форму математического представления широкого класса объектов. При проектировании САР довольно часто необходимо располагать амплитудно-фазовыми частотными характеристиками, по которым находят запасы устойчивости всей разомкнутой системы. Пользуюсь ими, можно оценивать влияние изменений параметров системы и объектов на ее устойчивость в замкнутом состоянии. Методы исследования систем в частотной области позволяет находить также показатели качества и характеристики точности. Такой частотный подход к анализу систем достаточно удобен при использовании номограмм и таблиц h_х- функций.

Независимо от способа выполнения работ – традиционным ручным методом или автоматизированным путем – весь процесс проектирования делится на несколько характерных этапов.

Первый этап проектирования – построение математической модели объекта регулирования.

Второй этап проектирования – выбор устройств неизменяемой частей системы.

Третий этап проектирования – решение задачи анализа и синтеза.

Четвертый этап проектирования – математическое моделирование системы. Если результаты моделирования соответствуют техническим условиям, то на этом процесс проектирования заканчивается и составляется эскизный проект САР. Затем на его основании выполняют техническое проектирование и проводят испытания.

Описание функциональной схемы

Система поддержания уровня жидкости состоит из заслонки (З), которая ограничивает подачу воды в напорный бак, поплавка (П) и измерительного моста (ИМ), с помощью которого определяется уровень воды в баке. Также в систему введены усилитель напряжения (У), электродвигатель постоянного тока (ЭД), который приводит в движение редуктор (Р), для закрытия и открытия заслонки.

При открытии заслонки вода поступает в напорный бак. При заполнении бака вода приводит в движение поплавок, который изменяет напряжение на измерительном мосту, затем напряжение поступает на усилитель напряжения, которое усиливается и приводит в движение электродвигатель постоянного тока малой мощности. Двигатель приводит в движение редуктор, который закрывает или открывает заслонку, тем самым ограничивает слив воды.

Рис.1. Система поддержания уровня жидкости в емкости.

Математическое описание элементов системы:

1. Напорный бак

2. Поплавковый уровнемер

3. Электрический мост

4. Усилитель напряжения

5. Двигатель постоянного тока малой мощности

6. Редуктор

Передаточные функции:

1) Напорный бак

2) Поплавковый уровнемер

3) Электрический мост

4. Усилитель напряжения

4. Двигатель постоянного тока малой мощности

4. Редуктор

На основании уравнений составляем структурную схему:

Мн

x δ H u Uy ω x

-

Рис.2 Структурная схема регулирующей системы.

Преобразуем схему в эквивалентную одноконтурную систему:

f

-

f

-

и

Передаточная функция разомкнутой системы имеет вид:

90	0,02	0,2	3	0,002	0 ,001	100	0,9	50

=

Характеристическое уравнение системы имеет вид:

Определение передаточных функций.

1) Передаточная функция разомкнутой системы:

2) Передаточная функция замкнутой САР относительно задающего воздействия:

3) Передаточная функция замкнутой САР по ошибке от задающего воздействия: