Министерство образования РФ

Чувашский государственный университет

имени И.Н.Ульянова

Курсовой проект

По курсу «Теория автоматического управления»

Тема: «Нелинейная система автоматического регулирования температуры».

Задание 1

Вариант 5

Выполнил: студент гр. РТЭ-12-00

Филиппов Ю.В.

Руководитель: Сидашенко В.М.

Чебоксары, 2003

Оглавление.

1. Введение…………………………………………………………………………....3

2. Описание нелинейной САР температуры………………………………………..4

3. Задание на курсовое проектирование…………………………………………….5

4. Составление дифференциального уравнения НСАР…………………………….6

5. Построение фазовых портретов системы, определение наличия и параметров периодического режима и его устойчивости…………………………………….7

6. Построение переходных процессов……………………………………………..15

7. Гармоническая линеаризация нелинейного элемента…………………………16

8. Расчет НСАР частотным методом………………………………………………18

9. Влияние параметров нелинейного элемента и линейной части на амплитуду и частоту автоколебаний……………………………………………………….…..19

10. Построение диаграммы качества……………………………………….……….20

11. Заключение……………………………………………………………………..…22

12. Приложение 1……………………………………………………………….….…23

13. Приложение 2……………………………………………………………….….…35

14. Литература……………………………………………………………………..….37

Введение

Совершенствование технологии и повышение производительности труда во всех отраслях народного хозяйства относятся к важнейшим задачам технического прогресса нашего общества. Решение этих задач возможно лишь при широком внедрении систем автоматического регулирования и управления как отдельными объектами, так и производством, отраслью и всем народным хозяйством в целом. Поэтому изучение

Теория автоматического управления и регулирования – наука, которая изучает процессы управления, методы их исследования и основы проектирования автоматических систем. Современные системы автоматического регулирования нашли широкое применение в различных областях науки и техники. Это связано не только необходимостью автоматизации различных технологических процессов и производственных операций, но и с появлением принципиально новых машин, предназначенных для работы в экстремальных условиях: в космосе, под водой, в зонах с действием ядерного излучения, в шахтах и т.д.

Специфика регулирования выдвигает ряд новых проблем в проектировании автоматических систем, которые ранее не поднимались и в принципе не могли появиться. Эти проблемы зачастую не могут быть решены без применения цифровой и аналоговой вычислительной техники. Поэтому можно согласиться с утверждением, что сейчас вряд ли целесообразно развивать методы, которые требуют сложные ручные вычисления, использования графиков, диаграмм и т.д. Автоматизация технологических процессов идет по пути широкого использования средств вычислительной техники, многофункционального технологического оборудования, автоматических манипуляторов и роботов, новых видов малоотходных и безотходных технологий.

Описание нелинейной сар температуры.

Принципиальная электрическая схема:

ОР – объект регулирования;

ЧЭ – чувствительный элемент;

РЭ – релейный элемент;

ИД – исполнительный двигатель;

Р – редуктор;

РО – регулирующий орган (заслонка).

Структурная схема НСАР температуры:

При отклонении температуры объекта регулирования от заданной величины происходит изменение термосопротивления моста ЧЭ. Равновесие плеч моста нарушается, на входе релейного элемента появляется напряжение, прямо пропорциональное разности температур (Өо - Өi). После обработки в релейном элементе это напряжение подается на обмотку возбуждения исполнительного двигателя. Вал двигателя через редуктор перемещает заслонку, которая управляет температурой объекта регулирования. В итоге температура ОР возвращается к заданному значению.

Задание на курсовое проектирование.

Т = 15 с b = 20 C m=0.5

Ko = 10 C/рад С = 24 В

Ki = 0.1 рад/с∙В τ = 5 с

Характеристика нелинейного элемента:

Начальные условия: 1) Ө = 25; Ө’ = 15;

2) Ө = 5; Ө’ = 10.

Составление дифференциального уравнения НСАР.

Преобразуем исходную структурную схему в схему с двумя звеньями: нелинейным элементом (НЭ) и линейной частью (ЛЧ):

Передаточная функция линейной части системы:

Уравнение линейной части системы в операторной форме:

Уравнение нелинейного элемента: V = F(Ө)

Условие замыкания системы: Ө = -Өi

Из уравнения (2), учитывая условие замыкания системы, получим уравнение замкнутой НСАР в операторной форме:

Пусть Кi∙Ко = К, тогда получим

Составим дифференциальное уравнение системы:

г де +C, если Ө > b; I участок

V=

0, если –b ≤ Ө ≤ b; II участок

-C, если Ө < -b. III участок