СОДЕРЖАНИЕ

Введение 3

1 Исследование линейной системы 4

1.1 Описание системы автоматического управления мощного

дизеля 4

1.2 Составление функциональной схемы линейной системы

управления вала дизеля 5

1.3 Составление структурной схемы линейной системы

управления вала дизеля 6

1.4 Преобразование структурной схемы 8

1.5 Определение устойчивости линейной системы 10

1. 6 Построение переходной характеристики 12

1.7 Прямые показатели качества 13

1.8 Косвенные показатели качества 14

2 Анализ нелинейной системы 18

2.1Преобразование структурной схемы нелинейной системы

управления вала дизеля 18

2.2 Расчет нелинейной системы методом фазовых траекторий 20

Заключение 24

Список используемых источников 25

Введение

Построение систем автоматического управления требует создания качественных регуляторов. Данная задача является первостепенной в любой САУ. Построение качественного регулятора требует создание такой системы, которая была бы устойчивой при некотором изменении внешних факторов и внутренних процессов.

В выполняемой курсовой работе предлагается исследовать линейную и нелинейную систему. В ходе работы будет проведено упрощение системы, определена ее устойчивость и найдены основные характеристики качества управления. Данные операции будут проделаны для линейной и нелинейной САУ. В ходе выполнения курсовой работы будет построен фазовый портрет, который является отражением работы нелинейной системы. Будет сделан вывод по каждой из систем.

1 Исследование линейной системы

1.1 Описание системы автоматического управления мощного дизеля

В качестве системы автоматического управления для исследования данной курсовой работы выбрана система автоматического управления вала мощного дизеля. Принципиальная схема предложенной системы представлена ниже на рисунке 1.

А - местный пост управления; Б - гидропривод; В - дистанционный пост управления; Г- гидравлическая схема маслораспределителя; Д- от масляного насоса; Е- слив; Ж- масло от Г; 1- регулятор частоты вращения; 2- привод переключателя; 3- штурвал; 4- вал; 5- эксцентрик; 6,9- рычаги; 7- кулачок; 8- кулачковая муфта; 9- пружина; 10- золотник; 11- втулка; 12- звездочка; 13-устройство блокировки гидропривода; 14,16- рукоятки; 15- трос; 17- топливный насос; 18- тяга; 20- вал; 21- маслораспределитель.

Рисунок 1- Принципиальная схема дистанционного автоматизированного управления дизель-редукторного агрегата с двухскоростной реверс-редукторной передачей

Для предотвращения излишнего изнашивания фрикционных муфт, осуществляющих выполнение команд «Вперед» или «Назад» при реверсе, в систему ДАУ включено устройство 13, которое препятствует излишнему увеличению частоты вращения коленчатого вала до включения муфт сцепления. При реверсе вал 4 поворачивается на угол, соответствующий команде «Назад», полость муфты «Вперед» при этом соединяется со сливом, а рабочее масло поступает в полость муфты «Назад», в результате чего произойдет сцепление муфты заднего хода. Давление масла в реверс-редукторной передаче снижается, доступ масла к гидроприводу специальным золотником перекрывается, в результате чего гидропривод останавливается, и частота вращения вала не увеличивается.

1.2 Составление функциональной схемы линейной системы

Составим функциональную схему системы управления вала дизеля:

Рисунок 2 – Функциональная схема системы управления вала дизеля

1.3 Составление структурной схемы линейной системы управления вала дизеля

Используя уравнения элементов системы управления, запишем их передаточные функции:

- передаточная функция вала представляет собой передаточную функцию апериодического звена первого порядка:

,

где k₁- коэффициент усиления;

Т₁ - постоянная времени, сек;

k₁=== 1,02;

Т₁=0,1∙ k₁=0,102 сек;

- передаточная функция муфты представляет собой передаточную функцию апериодического звена второго порядка:

,

где k₂ - коэффициент усиления;

Т₂, Т₃ - постоянные времени, сек;

k₂=;

Т₂=0,1∙ k₂=0,00002 сек;

Т₃=0,01∙ k₂=0,000002 сек;

- передаточная функция слива представляет собой передаточную функцию:

,

где k₃- коэффициент усиления;

Т₄ - постоянная времени, сек;

ξ – коэффициент демпфирования;

k₃=;

Т₄=0,1∙ k₃=0,2 сек;

ξ =0,4

- передаточная функция муфты задней представляет собой передаточную функцию апериодического звена второго порядка:

,

где k₄ - коэффициент усиления;

Т₅, Т₆ - постоянные времени, сек;

k₄=;

Т₅=0,1∙ k₄=0,016 сек; Т₆=0,01∙ k₄=0,0016 сек;

- передаточная функция редуктора обратно пропорциональна его передаточному отношению:

где i - передаточное отношение редуктора; i=5

Wred(р)=0,2

- передаточная функция золотника представляет собой передаточную функцию апериодического звена первого порядка:

,

где k₆ - коэффициент усиления;

Т₇ – постоянная времени;

k₆=;

Т₇=0,1∙ k₆=0,0025 сек.

С учетом введенных передаточных функций, структурная схема системы будет иметь вид:

Рисунок 3 - Структурная схема линейной системы управления вала дизеля

1.4 Преобразование структурной схемы линейной системы управления вала дизеля

Найдем общую передаточную функцию линейной системы управления вала дизеля, для этого преобразуем в соответствии с правилами преобразования, разобьем структурную схему на участки:

- передаточная функция 1 участка:

;

- передаточная функция 2 участка:

;

- передаточная функция 3 участка:

;

- передаточная функция 4 участка является общей передаточной функцией системы:

С учетом вышеприведенных преобразований, структурная схема системы будет представлена в следующем виде:

Рисунок 4 - Структурная схема системы управления вала дизеля