ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НЕФТЕГАЗОВЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

ИНСТИТУТ НЕФТИ И ГАЗА

Кафедра «Кибернетических систем»

Методические указания

к курсовому проекту по дисциплине

ТЕОРИЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ

Тюмень

2009

ВВЕДЕНИЕ

Методические указания  составлены в соответствии с рабочей  программой дисциплины "Теория автоматического управления" учебного плана специальности 220201.65 “Управление и информатика в технических системах” для студентов очной и заочной форм обучения.

Целью курсового проектирования  является приобретение практических  навыков расчета и компьютерного моделирования типовых локальных систем автоматического управления (САУ). В качестве примеров использованы системы промышленной автоматики с типовыми регуляторами − всего 4 темы.

1. Задание на курсовое проектирование

Техническое задание включает в себя:

1) Функциональную схему системы;

2) Описание системы и исходные данные.

2) Содержание курсового проекта

Введение

1. Анализ системы управления.

   1. Записать дифференциальные уравнения элементов системы. Линеаризовать уравнения системы.

   2. По линеаризованным уравнениям элементов системы получить их передаточные функции и составить структурную схему системы.

   3. Оценить устойчивость системы (при заданных параметрах элементов) по алгебраическому критерию Гурвица.

   4. Выбрать необходимое значение коэффициента усиления разомкнутой системы по заданной точности системы, которая определяется коэффициентами ошибок С₀ , С₁ или максимальной ошибкой .

   5. Исследовать устойчивость замкнутой системы методом логарифмических частотных характеристик разомкнутой системы (с выбранным коэффициентом усиления).

2. Синтез линейных САУ.

   1. Постановка задачи синтеза.

   2. Синтез последовательного корректирующего устройства по логарифмическим частотным характеристикам.

   3. Построить желаемые частотные характеристики по заданным прямым (t_P , %) или косвенным (М) показателям качества процесса регулирования.

   4. Выбрать схему и рассчитать параметры последовательного корректирующего устройства, обеспечивающего заданные свойства системы.

3. Динамический анализ скорректированной системы.

   1. Исследовать устойчивость скорректированной замкнутой системы по логарифмическим характеристикам разомкнутой системы. Определить запасы устойчивости замкнутой системы.

   2. Построить переходный процесс скорректированной системы по управляющему воздействию. Определить прямые показатели качества переходного процесса.

   3. Построить амплитудно-частотную характеристику скорректированной замкнутой системы. Определить показатель колебательности. Оценить соответствие полученных показателей качества системы их заданным значениям.

   4. Оценить, будет ли обеспечена заданная степень устойчивости системы во всех режимах работы. Если параметры системы К, Т имеют разброс

   5. На основе метода D-разбиения построить область устойчивости в плоскости параметров К и Т.

Заключение

Список использованных источников

2. Темы заданий

Тема 1. Система автоматического регулирования температуры воды на выходе теплообменника в тепломагистрали

Описание системы.

Регулируемая величина y: температура воды ,C. Регулирующее воздействие:  расход холодной воды Q [м³/с]. Информация о температуре воды на выходе теплообменника ТО (объект регулирования ОР) (поз. a на рис. 1.1) поступает от термопары ТП. Изменение расхода воды  осуществляется регулирующим вентилем  РВ  и электропневматическим  серводвигателем EPS (исполнительное устройство (ИУ)). 

Рис. 1.1.

Требуется рассчитать устройство регулирования с индикацией регулируемой рис. 1.1 величины y (на рис. 1.1 обозначение TIC).

Функциональная схема системы регулирования с индикацией изображена на рис. 1.1.б. Сигнал от термопары 2 через измерительный компенсационный мост 3 и измерительный преобразователь 4, где слабый сигнал от 2 преобразуется в унифицированный токовый сигнал , поступает на вход регулятора 5 и на показывающий прибор (индикатор) 6. Регулятор формирует сигнал управления U и через серводвигатель 7 и регулирующий вентиль 8 изменяет расход Q холодной воды. Преобразователь 4 и регулятор 5 питаются от трансформатора 9.

 

Исходные данные для расчета системы приведены в таблицах 1.1 и 1.2.

Таблица 1.1.

	п.п.	Название элемента	Передаточные функции
	1	Теплообменник (ОР)	по управляющему воздействию: по возмущающему воздействию:
	2	Термопара (ТП)
	3	Измерительный мост
	4	Измерительный преобразователь
	5	Регулятор (R)	ПИ-регулятор: ПИД-регулятор:
	7	Электропнев- матический серводвигатель (EPS)
	8	Регулирующий вентиль (РВ)

Таблица 1.2.

№ вар..												, %	tP	, рад/с	, %	М
1	0,10	0,02	0,007	60	0,01	0,08	7	1	5	0,07	0,1	30	0,8	-	-	-
2	0,17	0,05	0,01	45	-	0,08	7	2	5	0,07	0,1	-	-	0,038	0,03	1,55
3	0,125	0,03	0,007	45	0,017	0,08	7	1	6	0,07	0,1	35	1,5	-	-	-
4	0,10	0,02	0,007	60	-	0,08	7	1,5	5	0,07	0,1	-	-	0,06	0,07	1,36
5	0,17	0,04	0,01	70	0,004	0,08	7	1	4	0,07	0,1	25	0,65	-	-	-
6	0,17	0,03	0,01	80	-	0,08	7	2	5	0,07	0,1	-	-	0,04	0,016	1,55
7	0,14	0,03	0,01	25	0,006	0,07	7	1	5	0,07	0,1	35	0,9	-	-	-
8	0,05	0,015	0,007	10	-	0,08	7	1,5	5	0,07	0,1	-	-	0,013	0,01	1,36
9	0,005	0,015	0,007	10	0,006	0,08	7	1	5	0,07	0,1	25	0,46	-	-	-
10	0,14	0,03	0,01	25	-	0,08	7	2	5	0,07	0,1	-	-	0,03	0,018	1,45
11	0,17	0,05	0,01	45	0,008	0,08	7	1	6	0,07	0,1	40	1,1	-	-	-
12	0,14	0,02	0,007	50	-	0,08	7	1,5	5	0,07	0,1	-	-	0,036	0,02	1,28
13	0,17	0,04	0,01	30	0,018	0,08	7	1	4	0,07	0,1	30	1,4	-	-	-
14	0,125	0,03	0,007	45	-	0,08	7	2	5	0,07	0,1	-	-	0,037	0,07	1,45
15	0,17	0,03	0,01	80	0,003	0,07	7	1	5	0,07	0,1	40	0,8	-	-	-
16	0,05	0,015	0,007	10	-	0,08	7	1,5	5	0,07	0,1	-	-	0,1	0,05	1,28
17	0,15	0,04	0,01	70	0,006	0,08	7	1	5	0,07	0,1	40	0,8	-	-	-
18	0,17	0,04	0,01	70	-	0,08	7	2	5	0,07	0,1	-	-	0,034	0,016	1,28
19	0,08	0,02	0,007	50	0,008	0,08	7	1	6	0,07	0,1	30	0,5	-	-	-
20	0,05	0,012	0,007	40	-	0,08	7	1,5	5	0,07	0,1	-	-	0,01	0,018	1,45
21	0,13	0,025	0,008	45	0,017	0,08	7	1	4	0,07	0,1	35	1,5	-	-	-
22	0,16	0,04	0,01	60	-	0,08	7	2	5	0,07	0,1	-	-	0,04	0,015	1,5
23	0,14	0,025	0,01	30	0,006	0,07	7	1	5	0,07	0,1	35	0,9	-	-	-
24	0,16	0,04	0,009	40	-	0,08	7	1,5	5	0,07	0,1	-	-	0,03	0,02	1,32
25	0,17	0,04	0,01	45	0,004	0,08	7	1	5	0,07	0,1	25	0,65	-	-	-