22

Міністерство освіти і науки України

Сумський державний університет

Кафедра комп’ютеризованих систем управління

Курсова робота

з дисципліни “Теорія автоматичного управління”

на тему

“Синтез систем з підпорядкованим регулюванням ”

Виконав:

Прийняв:

Суми 2007

ЗМІСТ

ВСТУП.....................................................................................................................3

1. Завдання курсової роботи.............................................................................4

2. Структурна схема САР.................................................................................4

3. Розрахунок змінних для кожного з об’єктів...............................................5

   1. Складання рівняння тиристорного перетворювача..............................5

   2. Складання рівняння двигуна постійного струму з незалежним збудженням...............................................................................................7

   3. Розрахунок здавачів струму і частоти обертання ДПС........................9

   4. Розрахунок внутрішнього контуру з умови його налаштування на модульний оптимум (МО).....................................................................10

   5. Розрахунок внутрішнього контуру з умови його налаштування на симетр­ичний оптимум (СО)..................................................................12

   6. Розрахунок параметрів регулятора за умови налаштування зовнішнього контуру на МО.................................................................13

   7. Розрахунок параметрів регулятора за умови налаштування зовнішнього контуру на СО..................................................................14

   8. Розрахунок кута струмообмеження......................................................15

4. Моделювання САР в Matlab. Графики перехідних процесів..................17

4.1 Моделювання САР в Matlab до розділу 3.4........................................17

4.2 Моделювання САР в Matlab до розділу 3.5........................................17

4.3 Моделювання САР в Matlab до розділу 3.6........................................18

4.4 Моделювання САР в Matlab до розділу 3.7........................................19

ВИСНОВОК..........................................................................................................21

Список використаних джерел.........................................................22

ВСТУП

Теорія автоматичного управління в широкому розумінні цього слова є теорія побудови і функціонування систем автоматичного управління.

САУ можна розділити на дві характерні групи, які відрізняються одна від одної як за принципом управління, так і за особливостями функціонування – розімкнуті САУ, що базуються на принципі керування за збуренням, і замкнуті САУ, які діють на основі принципу керування за відхиленням.

При відхиленні від стану рівноваги в надходженні і витратах енергії через дію збурень в системі виникає відхилення регульованої величини від заданого значення. Це призводить до включення в роботу регулятора, який намагається його зменшити, внаслідок цього виникає перехідний процес. Основним завданням ТАУ є оцінка поведінки САУ у перехідних режимах.

Важливим є дослідження поведінки САУ у стані рівноваги, де визначаються статична точність та інші статичні характеристики системи.

Можна виділити основні особливості ТАУ:

1. оцінка САУ в перехідних режимах за характеристиками окремих ланок системи;

2. тісний взаємозв’язок в дослідженні питань динаміки і статики;

3. вивчення САУ, різних за своїми фізичними властивостями;

Отже ТАУ можна визначити як науку, що вивчає статичні та динамічні властивості САУ, принципи побудови структурних схем, методи вибору параметрів на основі вимог якості системи.

1. Завдання курсової роботи

У структурній схемі автоматизованого електропривода, схема якого наведена в додатку А, а вхідні параметри наведені в додатку Б, розрахувати передатні функції всіх ланок САУ, забезпечити настройку внутрішнього та зовнішнього контурів регулювання на МО та СО, провести розрахунки відповідних регуляторів. Провести моделювання поведінки перехідних процесів в системі при умові ненавантаженого та навантаженого об’єкту управління. Провести розрахунок кута струмообмеження.

Таблиця 1.1. Вхідні дані курсової роботи

№з/п	Rя, Ом	Lя, мГн	Uян, В	Iян, А	nн, об/хв	J, кг·м2	Iямах/Iян=k
49	0.28	28	186	43	1000	0.28	2.8

2. Структурна схема сар

Рисунок 2.1 – Структурна схема САР

Список умовних скорочень та позначень:

РШ – регулювач швидкості;

ОС – обмежувач струму;

РС – регулювач струму;

ТП – тиристорний перетворювач;

ЯЦ – якірна цеп;

ДС – давач струму;

ДШ – давач швидкості;

МЧ – механічна частина.

3. Розрахунок змінних для кожного з об’єктів

Рівняння замкнутої САР дістають на основі рівнянь ланок, з яких складається дана система. При складанні рівняння замкнутої САР виходять з вірогідності принципу детектування, згідно з яким у САР існує напрямленість дії ланок – від попередньої до наступної. При цьому реакцією наступної ланки на попередню нехтують. Тому рівняння динаміки ланки, взятої окремо, буде таким самим, як і цієї ланки в деякий САР.

Виходячи з цього, задану САР можна представити сукупністю сукупних складових:

• Тиристорний перетворювач.

• Двигун постійного струму.

• Здавач струму.

• Здавач частоти.

• Регулятор струму.

• Регулятор швидкості.

• Струмообмежувач.

Розглянемо кожний з них окремо.

3.1. Рівняння тиристорного перетворювача

Неперервний сигнал керування , що надходить до тиристорного перетворювача (ТП), подається насамперед до системи імпульсно-фазового керування (СІФК), яка є частиною ТП. З її допомогою сигнал перетворюється на послідовність керуючих імпульсів, які формуються генератором імпульсів і мають відповідне відхилення по фазі щодо моменту відкриття тиристора. Змінюючи величину відхилення фази керуючих імпульсів, тиристорний перетворювач виконує зворотне перетворення дискретних сигналів у кусково-неперервний сигнал вихідної величиниабо, який подається в якірне коло двигуна М.

Рисунок 3.1.1 – Схема тиристорного перетворювача.

Згідно з теоремою Котельникова, тиристорний перетворювач без втрат інформації пропускає сигнали, частоти яких менші за граничну частоту

де – кількість фаз перетворювача; _m=2πf – частота напруги мережі; f – частота в герцах.

Якщо частота проходження дискретних імпульсів де- період квантування, то ТП можна лінеаризувати (апроксимувати) лінійною без інерційною ланкою з коефіцієнтом підсилення.

Щоб зменшити негативний вплив можливих автоколивань, обмежують швидкість зміни вхідного сигналу керування , який визначає швидкість зміни кута керування. Для цього на вході СІФК ТП підключають аперіодичну ланку. Ця ланка в реверсивному електроприводі повинна обмежувати динамічний зрівнювальний струм, що виникає між випрямляючою та інвертуючою групами вентилів і може в багато разів перевищувати статичний зрівняльний струм. Внаслідок цього обмежувальні реактори, які розраховані на статичний зрівняльний струм, можуть бути насичені його динамічною складовою, і зрівняльний струм досягне свого аварійного значення. Щоб уникнути такої небезпеки, стала аперіодичної обмежувальної ланки на вході СІФК повинна знаходитись в інтервалі 0,006 – 0,01 с при промисловій частотіТаким чином,

.

Орієнтуючись на роботу ТП в режимі безперервного струму, розглянемо ТП як елемент, що складається з двох послідовно з’єднаних ланок: лінійної без інерційної з коефіцієнтом підсилення і ланки чистого запізнення з запізненням.

Рівняння динаміки згідно з викладеним вище матиме вигляд

(3.1.1)

Розклавши функцію в степеневий ряд і обмежившись двома першими членами, дістанемо рівняння підсилювача у вигляді

(3.1.2)

де – середньостатистичне запізнення.