Министерство Науки и Образования Республики Казахстан
Западно-Казахстанский аграрно-технический университет имени Жангир хана
Кафедра «Энергетики»
Курсовой проект
на тему : “ Исследование АСУ на устойчивость работы по алгебраическим и частотным критериям “.
Выполнила ст. 3курса гр. ПС-22 Гуреева Е.
Проверила Филимонова Э.Н.
Уральск 2010 г
Содержание 
1.Краткие сведения из теории автоматического управления
1.1.Общие сведения
1.2.Элементы автоматических систем
1.3.Схемы автоматических систем
1.4.Критерии устойчивости
2.Общие методические указания по выполнению индивидуального задания
3.Задание
3.2.Пример исследования АСУ
3.2.1.Построение функциональной схемы
3.2.2.Составление структурной схемы
3.2.3. Определение устойчивости по критерию Найквиста
3.2.4.Вывод
3.3 Определение устойчивости системы по критериям Гурвица и Михайлова
3.3.1.Определение устойчивости по критерию Михайлова
3.3.2. Вывод
3.4. Определение устойчивости по критерию Гурвица.
3.4.1.Вывод
3.5. Определение устойчивости по критерию Вышнеградского
3.5.1. Вывод.
3.6. Общий вывод
4.Список использованной литературы
1.КРАТКИЕ СВЕДЕНИЯ И ТЕОРИИ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ И РЕГУЛИРОВАНИЯ
1.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Любой технологический процесс характеризуется физическими величинами, называемыми показателями процесса. Совокупность предписаний, ведущих к правильному выполнению технологического процесса в каком-либо устройстве или системе, выполняющих один и тот же технологический процесс, называют алгоритмом функционирования устройства (системы).
Совокупность предписаний, определяющая характер воздействий на управляемый объект с целью выполнения пм заданного алгоритма функционирования, называется алгоритмом управления.
Техническое устройство, выполняющее функции управления, называют автоматическим управляющим устройством (регулятором).
Совокупность управляемого объекта и автоматического устройства, взаимодействующих между собой, представляет собой автоматическую систему управления (АСУ).
Любая система автоматического управления состоит и - отдельных устройств (звеньев), называемых элементами.
В процессе работы элементы и система в целом испытывают на себе воздействие различных факторов.
Различают внутренние и внешние воздействия.
Внутренними воздействиями называют такие, которые передаются от одной части автоматической системы на другую, образуя последовательную цепь воздействий, обеспечивающих протекание технологического процесса с заданными показателями. Такие воздействия называют управляющими.
Внешние воздействия, в свою очередь делятся на задающие и возмущающие. Задающие воздействия подают на вход системы намеренно, сознательно, в соответствии с алгоритмом функционирования. Возмущающие воздействия фактор, внешней среды, они носят незапланированный, зачастую, случайный характер.
Значение управляемой величины, предусмотренное алгоритмом функционирования, называется предписанными, а измеренное (фактическое) действительным.
Системы автоматического управления работают по замкнутому и разомкнутому циклам.
Разомкнутая
система представляет собой передаточную
цепь, в которой задающее воздействие
передается управляемому объекту, но
обратного воздействия управляемого
объекта на управляющее устройство нет
(например, газораспределительное
устройство ДВС).
По
замкнутому циклу система работает, если
соединить ее выход с управляющим
устройством так, чтобы на него все время
поступало два воздействия - с задачника
и с выхода управляемого объекта.
В этом случае реализуется принцип управления, но отклонению. Чтобы реализовать этот принцип, в управляющем устройстве должно происходить сравнение действительного значения управляемой величины с заданным (предписанным) и в зависимости от результатов полученного сравнения формироваться управляющее воздействие. Принцип управления по отклонению иллюстрирует система управления скоростью вращения коленчатого вала ДВС (Рис. 1).
Характерной чертой автоматических систем, использующих принцип управления по отклонению, являемся наличие обратной связи.
Обратная связь -- это связь, по которой информация о состоянии управляемого объекта (контролирующее воздействие, соответствующее, действительному значению управляемой величины) передается с выхода системы на ею вход. Обратные связи подразделяю на главные и местные, они могут быть жесткими или гибкими, а каждая из них отрицательной или положительной. Если обратная связь соединяет выход системы с ее входом, то ее называют главной. Остальные обратные связи считают местными.
1.2. Элементы автоматических систем
Любая автоматическая система состоит из отдельных, связанных между собой элементом. Элементом автоматики называют часть системы, в которой происходят качественные или количественные преобразования физической величины, а также передача преобразованного воздействия от предыдущего элемента к последующему. Из весьма большого разнообразия в качестве основных и наиболее типичных называют датчики, элементы сравнения, усилители, исполнительные и регулирующие механизмы, корректирующие механизмы и элементы настройки, а, кроме того, комапдоаппараты, аппараты зашиты, измерительные приборы.
Датчики — измерительные преобразователи предназначены для выработки сигнала измерительной информации в форме, удобной для передачи.
Элементы сравнения сопоставляют задающее воздействие и управляемую величину. Получаемая па их выходе разность подается по цепи воздействия либо непосредственно, либо через усилитель на исполнительный (регулирующий) механизм. Нередко элементы сравнения как самостоятельная часть системы не применяются, а являются частью и входят в состав других устройств.
Корректирующие элементы предназначаются для улучшения регулировочных свойств системы в целом или отдельных ее частей.
1.3. Схемы автоматических систем
Для
графического представления автоматических
систем управления разработаны
схемы
трех основных типов: принципиальные,
функциональные и структурные.
Принципиальные схемы иллюстрируют порядок соединения отдельных элементов установки, позволяют получать информацию о се технологическом процессе. Принципиальные схемы служат основанием для разработки других конструктивных документов, схем и чертежей. На рисунке 1 в качестве примера изображена принципиальная схема автоматической системы управления частотой вращения ДВС.
Функциональные схемы отражают определенные процессы, происходящие в отдельных функциональных частях системы и в ее цепях.
Практически любой автоматической системе присущи процессы измерения, сравнения, преобразования, усиления, коррекции, исполнения. Каждый из названных процессов выполняется определенными частями системы, которые изображают прямоугольники, с указанием наименования элементы в соответствии с выполняемыми функциями. Связи между функциональными элементами представляют линиями-стрелками, показывающими направление внутренних воздействий. Отдельные элементы функциональной схемы могут объединять группу элементов реальной системы или, наоборот, часть элемента реальной системы может представлять элемент Функциональной схемы. Больше того, в реальной системе какой-либо элемент (например, сравнения) может вообще отсутствовать как самостоятельная часть, а на схеме его, тем не менее, изображают в виде отдельною элемента.
Структурные схемы отображают принципиальное построение, структуру автоматических систем
В такой схеме вся система делится па звенья направленного действия, различающиеся по своим динамическим свойствам. Разделяют систему на звенья в зависимости от вида уравнения или передаточной функции. На структурной схеме элементы систем и изображаются в виде прямоугольников. Внутри и снаружи прямоугольника указывают передаточную функцию W (р) каждого звена, а связь между звеньями изображают линиями с нанесенными на них стрелками, показывающими направление и точки приложения действия (рис. 3а).
При исследовании динамических свойств системы необходимо иметь ее передаточные функции в разомкнутом и замкнутом состояниях.
Для
этого, используя правила эквивалентного
преобразования структурных схем, находят
передаточную функцию всей системы. Под
эквивалентным подразумевается такое
преобразование, при котором одна схема
заменяется другой с сохранением
динамических характеристик системы.
Пользуясь правилами эквивалентного
преобразования, можно любую сложную
многоконтурную схему свести к простой,
одноконтурной. По выражению передаточной
функции разомкнутой системы можно
определить передаточную функцию
замкнутой системы в общем виде.
(1)
и по ним вести анализ работы системы.
В любой автоматической системе регулирования под влиянием возмущающих воздействий возникает переходный процесс y(t), который зависит как от свойств самой системы, так и от вида воздействия. Поведение системы в переходном процессе можно представить двумя составляющими, Первая - свободные колебания yc(t), определяемые начальными условиями и соответственными ее свойствами, вторая - вынужденное движение системы ув(1), обуславливаемое внешним воздействием и свойствами системы:
y(t) = yс(t) + у ь(t)
(2)
одним из самых важных моментов анализа является исследование системы автоматического управления на устойчивость в переходном процессе.
Под устойчивостью понимается свойство системы возвращаться к состоянию установившегося равновесия после устранения нарушивших его причин.