Здесь можно найти учебные материалы, которые помогут вам в написании курсовых работ, дипломов, контрольных работ и рефератов. Так же вы мажете самостоятельно повысить уникальность своей работы для прохождения проверки на плагиат всего за несколько минут.
Предлагаем нашим посетителям воспользоваться бесплатным программным обеспечением «StudentHelp», которое позволит вам всего за несколько минут, выполнить повышение оригинальности любого файла в формате MS Word. После такого повышения оригинальности, ваша работа легко пройдете проверку в системах антиплагиат вуз, antiplagiat.ru, РУКОНТЕКСТ, etxt.ru. Программа «StudentHelp» работает по уникальной технологии так, что на внешний вид, файл с повышенной оригинальностью не отличается от исходного.
Работа № 85103
Наименование:
Курсовик Система автоматического регулирования частоты вращения двигателя постоянного тока
Информация:
Тип работы: Курсовик.
Предмет: Схемотехника.
Добавлен: 25.02.2015.
Год: 2014.
Страниц: 38.
Уникальность по antiplagiat.ru: < 30%
Описание (план):
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФБГОУ ВПО «АДЫГЕЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСТИТЕТ» КАФЕДРА АСОИУ
КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
по дисциплине: «Проектирование и надежность систем управления» на тему : «Система автоматического регулирования частоты вращения двигателя постоянного тока»
Майкоп 2014
Содержание
Задание на курсовую работу……….3 Введение………...5 1. Линейная непрерывная система автоматического регулирования...7 Создание функциональной схемы САР по принципиальной схеме…...7 1.2. Создание структурной схемы САР ………...8 1.3 Передаточные функции САР по отклонению………..…..10 1.4 Дифференциальное уравнение САР………...13 1.5 Оценка устойчивости САР по корням характеристического уравнения системы………..15 1.6 Оценка устойчивости САР с помощью критерия Михайлова………...17 1.7 Оценка устойчивости САР с помощью критерия Найквиста………...20 1.8 Критический коэффициент САР. Критерий Гурвица……….22 2. Нелинейная система автоматического регулирования………..25 2.1. Составление структурной схемы нелинейной САР ………25 2.2. Составление типовой схемы, получение передаточной функции и дифференциального уравнения нелинейной САР ………..25 2.3. Использование метода Гольдфарба для оценки устойчивости гармонически линеаризованной нелинейной САР ……….….26 3. Линейная импульсная система автоматического регулирования ….….28 3.1. Составление структурной схемы импульсной САР частоты вращения ДПТ ………..28 3.2. Получение передаточной функции непрерывной части импульсной САР частоты вращения ДПТ ………..28 3.3. Определение периода квантования Т0 с помощью теоремы Котельникова ………...28 3.4. Определение передаточной функции разомкнутой импульсной системы WРС(z) ………..29 3.5. Определение передаточной функции замкнутой импульсной системы WЗС(z). ………...30 3.6. Оценка устойчивости импульсной САР частоты вращения ДПТ по корням характеристического уравнения………..31 3.7. Получение дискретного сигнала импульсной САР. Определение показателей качества системы………...32 3.8. Определение ошибки регулирования импульсной САР по задающему воздействию………33 Заключение……….. ……….36 Список литературы……….…37
АДЫГЕЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ Кафедра___ ___ ___ ___ (Направление подготовки, восьмизначный шифр, наименование) ___ ___ (Профиль ООП)
«Утверждаю» Зав. кафедрой___ «___»___ ЗАДАНИЕ на подготовку курсовой работы
1. Тема работы: «Система автоматического регулирования частоты вращения двигателя постоянного тока» Утверждена распоряжением по факультету от «___»___№___ 2. Срок сдачи студентом законченной работы___ 3. Исходные данные к работе Кт2 Ттд Кдс Тдс ? Т раз fн рад/ (мм*с) с В*с/ рад с с Рад/с 1 1,75 0,05 0 0,115 0 024 43 8
Кму1 Кму2 Тму Кд1 Кд Тэ Тм Кр Кт1 с рад/ (В*с2) рад/ (н*м*с) с с мм/ рад рад/ (мм*с) 7,2 7,2 0 6,4 0 0 0, 5 3,6 45
Таблица 1 – исходные данные
Таблица 2 – продолжение таблицы 1
4. Перечень вопросов, подлежащих разработке • составить по принципиальной схеме функциональную схему; • составить математическую модель в форме структурной схемы; • исследовать системы на устойчивость необходимыми критериями; • построить переходные процессы для анализа качества процесса регулирования системы; • оценить точность процесса регулирования.
Введение
Автоматическое управление различными техническими объектами является одним из самых прогрессивных направлений в развитии техники. При автоматическом регулировании задача поддержания постоянства регулируемой величины или изменения её по какому-либо закону должна выполнятся без непосредственного участия человека. Устройство, освобождающее человека от выполнения функций регулирования, называемое регулятором в совокупности с объектом управления называется системой автоматического управления (САУ). Современная система автоматического управления представляет собой сложные комплексы взаимодействующих устройств и элементов, работа которых основана на различных физических принципах. САУ должна одновременно решать две задачи: Обеспечивать с требуемой точностью изменение выходной величины в соответствии с поступающей извне входной величиной По возможности нейтрализовать действие внешних возмущений В основу работы системы положен принцип замкнутого цикла, заключающийся в сравнении действительного изменения регулируемой величины с заданным ее изменением, определяемым управляющим сигналом. Возмущающий в результате сравнения сигнал ошибки используется для формирования регулирующего воздействия на объект управления с тем, чтобы ошибка системы не превышала допустимого значения. ? Линейная непрерывная САР
Создание функциональной схемы САР по принципиальной схеме
Любая функциональная схема САР по отклонению включает в себя объект управления – ОУ с выходной регулируемой величиной х(t) и возмущающим воздействием – f; устройство управления – УУ, обеспечивающее c заданной точностью стабилизацию выходной величины х т.е. x(t)=x0=const; задающее устройство – ЗУ, обеспечивающее необходимое значение x0 ; обратную связь – ОС; сравнивающее суммирующее устройство – ССУ (см. рис. 1.1). В свою очередь УУ может состоять из усилительного элемента, исполнительного устройства и последовательной или параллельной коррекции.
Рис.1.1 Функциональная схема САР Кроме того, в САР возможно дополнительное регулирование по возмущающему фактору f , или задающему воздействию g либо одновременно по возмущающему фактору и задающему воздействиям (комбинированное управление). ССУ может быть реализовано на операционном либо электронном усилителе, магнитном либо электромашинном усилителе, либо на измерительном устройстве. Всевозможные датчики, преобразующие выходную х(t) регулируемую величину ОУ в электрический сигнал , составляют главную обратную связь. Исходная принципиальная схема САР разбивается на отдельные устройства и узлы с учетом выполняемых ими функций. Выявляется в схеме ЗУ и ОУ , название которого и его выходная величина, как правило, указаны в наименовании САР. В следящих системах ОУ является двигатель постоянного тока (ДПТ) с редуктором, а регулируемой величиной является угол поворота. Необходимо помнить, что в функциональной схеме САР, в прямой цепи прохождения задающего воздействия g на первом месте располагается ЗУ, а ОУ – последним (см. рис. 1.1).
Пример 1.1. По принципиальной схеме САР частоты ? вращения ДПТ, представленной на рис. 1.2, составить функциональную схему.
Рис. 1.2. Принципиальная схема САР частоты w вращения ДПТ
Задающим устройством для САР является потенциометр Rз , и располагаем его на первом месте в функциональной схеме (см. рис. 1.3). Согласно названия САР ОУ является ДПТ, а его регулируемой величиной - частота вращения ?. Поэтому в прямой цепи прохождения Uз он располагается последним. Напряжение Uз сравнивается с напряжение Uос и поочередно по ходу движения сигнала проходит через электронный усилитель ЭУ , серводвигатель СД, редуктор Р., генератор постоянного тока Г и поступает на ДПТ. Тахогенератор ТГ является датчиком, преобразующим частоту ? в напряжение Uос , снимаемое с потенциометра Rос. Возмущающим фактором f в данной САР является Мс.
1.2 Создание структурной схемы САР Для составления структурной схемы необходимо по дифференциальным уравнениям (ДУ) элементов и устройств САР составить их передаточные функции. При этом, составляющую ДУ по возмущающему фактору f (Mc, Iн и т.п.) необходимо учитывать только для объекта управления ОУ. Поэтому ОУ будет иметь две передаточные функции (ПФ) по управляющему воздействию Wgoy (s) и по возмущающему фактору Wfoy(s) . Сравнивающие суммирующие устройства имеют тоже несколько передаточных функций и их количество определяется количеством входов. Для определения выражения передаточной функции по конкретному воздействию используется принцип суперпозиции. Передаточная функция есть отношение выходного сигнала в изображении s к входному при нулевых начальных условиях, либо отношение оператора правой части дифференциального уравнения к оператору левой части при замене р на s. Пример 1.2. Получить передаточные функции для объекта управления САР, представленной на рис.1.3. Решение. Запишем ДУ для ДПТ: (1.1) Воспользовавшись принципом суперпозиции, получим передаточную функцию ДПТ по напряжению якорной цепи . Для этого приравняем Мс=0. Тогда уравнение (1.1) принимает вид:
Получим передаточную функцию ДПТ по напряжению якорной цепи как : Аналогичным образом получаем передаточную функцию ДПТ по моменту сопротивления , приравняв .
Структурная схема есть графическое представление дифференциального уравнения устройства, когда выражение передаточной функций вписывается в прямоугольник, а входное воздействия и выходная величина изображаются стрелками. Структурная схема САР составляется по ее функциональной схеме с учетом полученных передаточных функций элементов и устройств , входящих в данную схему. Функциональной схеме, изображенной на рис.1.1 соответствует структурная схема рис. 1.4. Пример 1.3. По функциональной схеме САР частоты w вращения ДПТ, представленной на рис. 1.3, составить структурную схему. Решение. По рассмотренной выше методике получаем передаточных функций остальных элементов и устройств. Тахогенератора ТГ ...
? Заключение. Практическая пригодность САУ, определяется ее устойчивостью и приемлемым качеством процесса управления (регулирования). На любую САУ действуют различные внешние возмущения, которые могут нарушать ее нормальную работу. Правильно спроектированная система должна устойчиво работать при всех внешних возмущениях. В простейшем случае, понятие устойчивость системы связана со способностью ее возвращения к исходному состоянию после кратковременного внешнего воздействия. Если система неустойчивая, она не возвращается к состоянию равновесия, из которого по каким-то причинам вышла. Исследование системы двигателя постоянного тока было проведено с помощью математических методов и программных пакетов MATHCAD и MATLAB. Данная система устойчива, что было доказано четырьмя различными способами: по корням характеристического уравнения, по критериям Гурвица, Михайлова и Найквиста. Самыми простыми для реализации проверки стали метод оценки устойчивости САР по корням и критерий Гурвица, т.к. подсчеты в этих двух методах оказались компактными и простыми благодаря тому, что система имеет всего лишь 4 порядок. Изученная система имеет хорошие показатели качества, такие как: низкое время перерегулирования t_p=1,47c, что характеризует быстродействие системы, нулевая статическая ошибка ?_ст=0%, как показатель качества и точности системы. Также система имеет маленькие скачки в колебаниях в динамике регулирования ?=23%‹30%. Это может указывать на низкую вероятность того, что система может выйти из строя.
? Список литературы. . Михайлов А. В. О новом подходе исследования замкнутых регулируемых систем // Автоматика и телемеханика. — 1973. — № 8. . Постников М. М. Устойчивые многочлены. — М.: Наука, 1981. Nyquist, H. 1932. Regeneration theory. Bell System Technical Journal, 11, Бесекерский В.А. Теория систем автоматического регулирования. Учебник. М.: Наука. – 1975. Вадутов О.С. Оптимальные системы. – Томск: изд-во ТПИ. – 1983. Востриков А.С., Французова Г.А. Теория автоматического управления. Учебное пособие / – Новосибирск: Изд-во НГТУ. – 2006. Гантмахер Ф. Р. Теория матриц. — М.: Наука, 1967. Глущенко Е.В., Захарова Е.В., Тихонравов Ю.В. Теория автоматического управления. Учебный курс. – М.: Вестник. – 1997. Дорф Р. Современные системы управления. Пер. с англ. Б.И.Копылова. –М.: Лаборатория базовых знаний. – 2002. Дьяконов В. П. MatLAB 6/6.1/6.5 + Simulink 4/5: основы применения. –М: СОЛОН-Пресс. – 2002 Дьяконов В. П. Simulink 4. Специальный справочник. – СПб: Питер. –2002. Зернов В. Н., Карпов В. Г. Теория радиотехнических цепей. Л.: Энергия. 1972 Имаев Д.Х., Ковальски 3. и др. Анализ и синтез систем управления. Теория. Методы. Примеры решения типовых задач с использованием персонального компьютера. – Информационно-издател ский центр Сургутского гос. ун-та. – 1998. Кориков А.М. Основы теории управления. Учебное пособие. – Томск: Изд-во НТЛ. – 2002. Кошелев П.А, Парамонов С. В., Пшенкин С. Н.. Моделирование электронных устройств в символьных и матричных математических вычислительных средах // Exponente PRO. Матеметика в приложениях. 2004. №3-4 Пантелеев А.В., Бортаковский А.С. Теория управления в примерах и задачах. Учебное пособие / – М.: Высш. шк. – 2003. Попов Е.П. Теория нелинейных систем автоматического регулирования и управления. Учебное пособие. – М.: Наука. – 1988. Теория автоматического управления. Учебник. // Под ред. Соломенцева Ю.М. – М: Высшая школа, – 1999. Теория автоматического управления. Учебное пособие. Под ред. А.А.Воронова Ч. 1 Теория линейных систем автоматического управления –М.: Высшая школа. – 1986. Теория автоматического управления. Учебное пособие: Под ред. А.А.Воронова Ч. 2 Теория нелинейных и специальных систем автоматического управления. – М.: Высшая школа. – 1986. Топчеев Ю.И. Задачник по теории автоматического регулирования. Учебное пособие: – М.: Машиностроение. – 1977. Халапян С. Ю. Учебное пособие по курсу «Теория автоматического управления», лабораторный практикум практикум для самостоятельной работы. - Старый Оскол: СТИ МИСиС, 2009 Худяков В. Школа MATLAB. Урок 5. Анализ динамических свойств устройств силовой электроники в частотной области // Силовая электроника. 2006. № 1. Чернецкий В. И. Математическое моделирование динамических систем. — Петрозаводск: Петрозаводский гос. ун-т, 1996. Четаев Н. Г. Устойчивость движения. — М: Наука, 1965. Яковлева Е.М., Аврамчук В.С. Теория управления: Лабораторный практикум. – Томск: Издательство ТПУ – 2008. Федоренко А.А., Иванчура В.И. Теория автоматического управления: учеб. пособие. Красноярск: ИПЦ КГТУ, 2004 Котельников В. А. О пропускной способности эфира и проволоки в электросвязи — Всесоюзный энергетический комитет. // Материалы к I Всесоюзному съезду по вопросам технической реконструкции дела связи и развития слаботочной промышленности, 1933. Репринт статьи в журнале УФН, 176:7 (2006).
* Примечание. Уникальность работы указана на дату публикации, текущее значение может отличаться от указанного.
