7 Расчет корректирующего устройства системы

7.1 Расчет аналогового корректирующего устройства

Для коррекции в системе применяется аналоговое корректирующее устройство (КУ) последовательного типа. Выбор именно последовательного КУ обоснован тем, что необходимо скорректировать запасы устойчивости системы. КУ можно включать между различными элементами исходной системы. При выборе места включения руководствуются значением вносимой устройством погрешности. Наиболее предпочтительным вариантом является установка корректирующего устройства в электрическую цепь после микропроцессора.

По таблицам из атласа Топчеева, подберем корректирующее устройство по полученной ЛАЧХ (рисунок 13). Так как ЛАЧХ КУ имеет не стандартные наклоны, то подберём несколько схем корректирующего устройства из атласа Топчеева: №1 и №43. /12/

Передаточная функция корректирующего устройства будет произведение двух функций:

W_КУ= W_КУ1 · W_КУ2.

Рассчитаем корректирующее устройство:

1) Передаточная функция КУ1:

;

T₁=C₁·R₁.

Из графика представленного на рисунке 13 видно, что:

(с).

Зададим значение R₁=100 Ом, тогда:

(Ф),

.

2) Передаточная функция КУ2:

.

Из графика, представленного на рисунке 13, получим:

(с).

Зададим значение R₂=100 Ом, тогда:

(Ф),

.

Н

R₁

C₂

а рисунке 14 представлена общая электрическая схема корректирующего устройства.

Рисунок 14 – Общая электрическая схема корректирующего устройства

Общая передаточная функция КУ:

;

.

Проведем анализ скорректированной системы.

Передаточная функция скорректированной системы по аппроксимирован­ной ЖЛАЧХ (рисунок 13):

Построим переходный процесс для скорректированной системы с помо­щью программы Mathcad и оценим показатели качества системы. Переходный процесс представлен на рисунке 15.

h(t)

15

20

10

0

0.02

0.04

0.06

0.08

5

t, с

Рисунок 15 – Переходный процесс скорректированной системы

По графику переходного процесса, определим прямые оценки качества системы:

– установившееся состояние переходного процесса h_уст = 20;

– максимальное значение переходного процесса h_max = 20;

– время первого согласования t₁ = 0.034 c;

– время регулирования t_р = 0.038 c;

– перерегулирование:

.

Вывод: для улучшения параметров системы было рассчитано аналоговое последовательное корректирующее устройство. При включении корректирую­щего устройства в систему была достигнута ее устойчивость и получены требуемые характеристики. Включение такого корректирующего устройства оправдано, поскольку оно имеет малую стоимость, но ввиду сложности электрической схемы корректирующего устройства, а значит и его реализации, лучше применять дискретное корректирующее устройство.

7.2 Расчет дискретного корректирующего устройства

Одним из методов коррекции стало применение программных корректирующих устройств на МП, применение которых позволяет варьировать параметры в широких пределах и быстро их изменять без изменения технического исполнения системы.

Дискретная коррекция заключается в составлении программы коррекции на том языке, на котором работает микропроцессор.

Для того чтобы составить программу коррекции необходимо получить характеристическое уравнение в реальном масштабе времени.

После замены ,, передаточная функция корректирующего устройства примет вид:

.

Характеристическое уравнение в реальном масштабе времени:

.

Представим разностное уравнение в виде:

.

Программа коррекции для микропроцессора написана на языке Assembler.

i_port EQU 11h; номер порта для чтения

o_port EQU 12h; номер порта для записи

А1 EQU -0.023;

A2 EQU -4;

A3 EQU -4.023;

B1 EQU 0.611;

B2 EQU 0.844;

B3 EQU 0.611;

x2, x1, x DB 0; выделение памяти под переменную x_k, x_k-1, x_k-2

у1, у2, y3 DB 0; выделение памяти под переменные y_k-1, y_k-2, y_k

у(k)=A3*x2+A2*x1+A1*x+B1*y2+B2*y1+B3*y3; вычисляем значение выражения

start; метка начала цикла коррекции

in al,i_port; чтение данных из порта (x)

mov x,al;

mul al,A1; вычисление слагаемого А1*х

mov bl,al; сохранение результата в bl;

в результате имеем А1*х в регистре bl

mov al,х1;

mul al,A2; слагаемое А2*х1

add bl,al; прибавление к предыдущему результату;

в результате имеем А2*х1+А1*х в регистре bl

mov al,х2;

mul al,A3; слагаемое А3*х2

add bl,al; прибавление к предыдущему результату;

в результате имеем A3*x2+А2*х1+А1*х в регистре bl

mov al,y2;

mul al,B1; слагаемое B1*y2

add b1,a1; прибавление к предыдущему результату

mov a1,y1; вычисление

mul al, B2; слагаемое B2*y1

add bl, a1; прибавление к предыдущему результату

mov al,y3;

mul al,B3; слагаемое B3*y3

add b1,a1; прибавление к предыдущему результату

в регистре b1 имеем результат вычисления всего выражения

для следующего такта

mov y3,y2,y1

mov y1,b1

mov x2,x1,x

out o_port, bl; вывод управляющего сигнала из bl

jmp start; зацикливание на начало программы

Блок-схема программы коррекции представлена на рисунке 16.

1

2

3

4

5

6

7

Рисунок 16 – Блок-схема программы коррекции системы

Вывод: в данном разделе курсовой работы была разработана программа для дискретной коррекции, применение которой позволяет изменять параметры системы без изменения технического исполнения.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

При выполнении курсовой работы была спроектирована система автоматического управления движением век терминатора, определены назначение, состав и основные требования к системе, подобрана элементная база. Затем был произведен расчет датчика обратной связи, из которого следует, что датчик соответствует предъявляемым требованиям.

В ходе анализа системы был построен переходный процесс и амплитудно-частотная характеристика системы, определены прямые и косвенные показатели качества, а также определена устойчивость аналоговой и дискретной систем по критериям Гурвица и Шур-Кона. Дискретная система являлась устойчивой, но не отвечала требованиям по точности передаваемого сигнала, т.е. не скорректированная система не удовлетворяет требованиям к качеству управления.

При проведении коррекции была построена ЖЛАЧХ и определены параметры аналогового последовательного корректирующего устройства. Затем был построен переходный процесс скорректированной системы, показатели качества которого соответствуют указанным в техническом задании. Включение корректирующего устройства улучшает качество переходного процесса и помогает достичь желаемых характеристик.

Также был предложен вариант дискретной коррекции в виде программы к микропроцессору. Данный вариант не предусматривает технического изменения системы, и коррекция будет более быстродействующей. В данном случае, предпочтительнее дискретное устройство, поскольку электрическая схема аналогового корректирующего устройства сложна для реализации.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Автоматизация и современные технологии / Под ред. Анисимова. М:

2005 №12.

2. Бесекерский В.А. Теория систем автоматического регулирования/

В.А. Бесекерский, Е.П. Попов. – М.: Профессия, 2003. – 380 с.

3 Денисов А. А., Нагорный В. С. Пневматические и гидравлические

устройства автоматики. М.: Высшая школа, 1978.

4. Климовицкий М.Д. Автоматический контроль и регулирование:

Справочник. – Л.: Металлургия, 1987. – 345 с.

4. Кошарский Е.Д. Автоматические приборы и регуляторы. М.:

Машиностроение, 1964.

6 Промышленные приборы и средства автоматизации: Справочник/ В.Я.

Баранов. Л.: Машиностроение, 1987. – 847 с.

7 Топчеев Ю.И. Атлас для проектирования систем автоматического

управления. – М.: Машиностроение, 1982. – 312 с.

8. Хвощинский А.П. МП и микроЭВМ. М.: Высшая школа, 1982.

9. Хлюснев И.Н. Приборы АСУТП. М.: Машиностроение, 1982.

10. Цыпкин Я.3. Основы теории автоматических систем. М.: Наука, 1977.

38