Методические указания по выполнению курсового проекта по дисциплине “Теория управления”

1. Содержание курсового проекта.

Рассчитать значение коэффициента передачи разомкнутой системы k_р, обеспечивающее требуемое значение точности регулирования согласно заданию, и определить необходимый коэффициент усиления усилителя k_у. При наличии в структурной схеме нелинейного элемента (НЭ) с характеристикой (см. нижнюю строку таблицы) необходимо предварительно выполнить его линеаризацию, перейдя к приращениям координат относительно заданной в таблице рабочей точки x^٭:

Определить п.ф. разомкнутой исходной системы. В системе Simulink построить модель, соответствующую структурной схеме линеаризованной системы. Построить асимптотическую ЛАЧХ для п.ф. на миллиметровой бумаге или в системе Matlab (см. Приложение 2). Точные ЛАЧХ и ЛФЧХ строятся с помощью пакета Matlab , а также применяя средство просмотра LTI-Viewer. Проверить устойчивость замкнутой системы по критерию Найквиста, а также по корням характеристического уравнения замкнутой системы.

1.3. Построить асимптотическую желаемую ЛАЧХ разомкнутой системы , приняв запас по модулю в области низких частот , а в области высоких частот . Для построенной записать соответствующую ей п.ф. .

1.4. Для замкнутой желаемой системы записать п.ф. , где . Выполнить расчет переходного процесса в замкнутой системе на единичное ступенчатое входное воздействие, используя программу , предварительно введя массив точек времени , где - шаг по времени, - конечное время. После этого строится график по программе . По графику определить величину перерегулирования или и сравнить ее с заданием. Если примерно с точностью 510% соответствует заданной величине, то следует перейти к следующему пункту. Иначе, если больше чем на 10% превышает задание, необходимо уточнить и , изменив значения и (или) . Затем повторить п.1.4.

1.5. Определить ЛАЧХ последовательной корректирующей цепи= и записать соответствующую п.ф.. При необходимости выполнить упрощение (аппроксимацию) и , сократив близкие сомножители в числителе и знаменателе или уменьшив наклон некоторых участков , имеющих большую крутизну ЛАЧХ. Записать п.ф. для аппроксимированной .

1.6. Записать п.ф. скорректированной разомкнутой системы . Построить переходный процесс, выполнив действия, аналогичные п.1.4., заменив на и проверить близость наблюдаемого переходного процесса с процессом для системы с п.ф. в п.1.4.

1.7. Выполнить аппаратную реализацию последовательной корректирующей цепи на - цепях. Для этого использовать таблицы корректирующих цепей для различных типовых ЛАЧХ, приводимые в учебных пособиях. Базовым элементом должно служить интегро-дифференцирующее звено, а с помощью дополнительных -цепей необходимо добиться требуемого вида ЛАЧХ коррекции. Рассчитать параметры - цепей.

1.8. Выполнить программную реализацию последовательной коррекции в виде алгоритма для микро-ЭВМ. Зная п.ф. tfpk = =, перейти к дискретной п.ф. tfpkd =

tfpkd = c2d(tfpk, h),

задав предварительно необходимый период квантования по времени дискретной системы , где - максимальный по модулю корень характеристического уравнения замкнутой скорректированной системы.

Определить полиномы числителя nd и знаменателя dd п.ф. tfpkd:

[nd, dd] = tfdata(tfpkd,’v’)

От п.ф. tfpkd = перейти к п.ф., в которой числитель и знаменатель представлены в виде полиномов, зависящих от . В Matlab 6.5 такой переход выполняется командой

tfpkd1=.

Учитывая, что tfpkd1(z^-1) = , необходимо получить рекуррентное соотношение для алгоритма управления

.

Составить блок-схему программы, реализующую этот алгоритм с учетом АЦП, ЦАП, таймера.

1.9. Расчет корректирующей обратной связи. Для выбранных точек съема и ввода сигналов обратной связи определить п.ф. и и построить для них асимптотические ЛАЧХ , . Найти ЛАЧХ звена обратной связи по приближенному выражению и для нее записать п.ф. и проверить ее физическую реализуемость. В случае физической нереализуемости п.ф. ввести в нее дополнительные полюса, ограничивающие усиление в области высоких частот.

Проверить устойчивость контура с корректирующей обратной связью, анализируя ЛАЧХ и ЛФЧХ для п.ф. разомкнутого контура ∙ .

Проверить характеристики САР с приближенно рассчитанным звеном . Для этого сначала определить п.ф. контура с отрицательной обратной связью

или , где полиномы получаются в результате сравнения с предыдущим выражением. Найти п.ф. скорректированной разомкнутой системы , где . Далее выполнить проверку показателей качества переходного процесса в замкнутой системе, используя ту же самую методику, что и в пп.1.6., 1.4., заменив на .

При необходимости (в зависимости от задания) выполнить переход к дискретной реализации корректирующей обратной связи аналогично п. 1.8.