Приведение структурной схемы к одноконтурной САУ

ИРКУТСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

УТВЕРЖДАЮ

Зав. кафедрой

 

«»               2017г.

 

ЗАДАНИЕ

НА КУРСОВОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ

 

По курсу         Теория автоматического управления

Студенту

Тема проекта Анализ и синтез системы автоматического управления

Вариант 11. Исходные данные

 

 

Рисунок 1. Структурная схема системы автоматического управления Передаточные функции:

k 1 = 2,

k 2 = 1,

W 1 (  p) =,

1

p

W 2 (  p) =

2

 

 

0.3 p +1,

W 3 (  p) =

3

 

 

0.02 p +1,

W 4 (  p) =

3

 

 

2.5 p +1

, W 5

(  p) =

1

 

 

5 p +1

Возмущающее воздействие .

Показатели качества регулирования:

, , .

ЗАДАНИЕ

1. Привести исходную структурную схему к типовой одноконтурной системе автоматического управления.

2. По полученной передаточной функции объекта управления записать:

2.1. линейное дифференциальное уравнение объекта управления и привести его к стандартной форме записи;

2.2. получить описание объекта управления через нули полюса и коэффициенты усиления системы;

2.3. получить описание объекта управления в форме матрицы пространства состояния.

3. Найти передаточную функцию системы по задающему и возмущающему воздействию. Записать уравнение динамики АСУ.

4. Исследовать объект управления на устойчивость алгебраическими и частотными методами, определить запас устойчивости.

5. Выбрать закон управления и произвести расчет настроечных параметров регулятора по заданным параметрам качества управления.

 

Рекомендуемая литература:

1. Теория автоматического управления. Методические указания и варианты заданий для практических занятий. [Электронный ресурс] /Сост. Г.Г. Гоппе, З.А. Федорова. - Иркутск: Изд-во НИ ИрГТУ, 2012.- 42 с.- Электрон. опт. диск (CD- ROM).

2. Теория автоматического управления. Методические указания для самостоятельной работы студентов. [Электронный ресурс] /Сост. Г.Г. Гоппе, З.А. Федорова. - Иркутск: Изд-во НИ ИрГТУ, 2012.- 71 с.- Электрон. опт. диск (CD- ROM).

3. Гоппе Г.Г., Федорова З.А. Теория автоматического управления. Методическое пособие и варианты заданий для курсового проектирования студентам специальностей: 1804 – Электропривод и автоматика промышленных и технологических комплексов; 1807 – Электрический транспорт– Иркутск, Изд-во ИрГТУ, 2003 г.- 26 c.

 

Дата выдачи задания «»                 2017 г.

 

Дата представления проекта руководителю «»                 2017 г. Руководитель курсового проектирования              Герасимов Д.О.

СОДЕРЖАНИЕ

 

 

ВВЕДЕНИЕ.. 5

ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ.. 6

1. Приведение структурной схемы к одноконтурной САУ.. 6

2.Способы описания объекта управления. 8

2.1 Стандартная форма записи дифференциального уравнения. 8

2.2 Математическое описание объекта управления через нули полюса и коэффициенты усиления системы. 10

3. Нахождение передаточной функции по задающему и возмущающему воздействию. Уравнение динамики АСУ.. 13

3.1 Передаточная функция системы по задающему воздействию. 13

3.2 Передаточная функция типовой одноконтурной системы управления по возмущающему воздействию. 14

3.3 Уравнение динамики АСУ.. 15

4.Исследование объекта управления на устойчивость. 16

4.1 Алгебраический критерий устойчивости Гурвица. 16

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.. 20

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ.. 21

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

Теория автоматического управления – это научная дисциплина, которая возникла сравнительно недавно, хотя отдельные устройства, работающие без участия человека, известны с глубокой древности.

Активное развитие теории началось с электромашинных систем и систем радиоавтоматики. В последствии оказалось, что методы теории автоматического управления позволяют объяснить работу объектов различной физической природы: в механике, энергетике, радио и электротехнике, т.е. везде, где можно усмотреть обратную связь.

Все методы теории автоматического управления объединяет одна общая задача: обеспечить необходимую точность и удовлетворительное качество переходных процессов.

Основной задачей автоматического управления является поддержание определенного закона изменения одной или нескольких физических величин, характеризующих процессы, протекающие в ОУ, без непосредственного участия человека. Эти величины называются управляемыми величинами. Если в качестве ОУ рассматривается хлебопекарная печь, то управляемой величиной будет температура, которая должна изменяться по заданной программе в соответствии с требованиями технологического процесса.

Теория автоматического управления, как и любая теория, имеет дело не с реальными инженерными конструкциями, а с их моделями. Поэтому вопросы математического описания и проектирования систем управления для различных объектов являются актуальными.

 

ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ

 

Уравнение динамики АСУ

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

 При выполнении курсового проекта были показаны знания и умение их применить при преобразовании структурных схем систем автоматического управления и определении их передаточных и переходных функций, как по возмущающему, так и по задающему воздействию.

Были проведены проверки на устойчивости САУ с помощью критерия Гурвица и по критерию Михайлова, в результате чего был сделан вывод, что система устойчива. Так же были построены характеристики с помощью программы Octave.

 

ИРКУТСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

УТВЕРЖДАЮ

Зав. кафедрой

 

«»               2017г.

 

ЗАДАНИЕ

НА КУРСОВОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ

 

По курсу         Теория автоматического управления

Студенту

Тема проекта Анализ и синтез системы автоматического управления

Вариант 11. Исходные данные

 

 

Рисунок 1. Структурная схема системы автоматического управления Передаточные функции:

k 1 = 2,

k 2 = 1,

W 1 (  p) =,

1

p

W 2 (  p) =

2

 

 

0.3 p +1,

W 3 (  p) =

3

 

 

0.02 p +1,

W 4 (  p) =

3

 

 

2.5 p +1

, W 5

(  p) =

1

 

 

5 p +1

Возмущающее воздействие .

Показатели качества регулирования:

, , .

ЗАДАНИЕ

1. Привести исходную структурную схему к типовой одноконтурной системе автоматического управления.

2. По полученной передаточной функции объекта управления записать:

2.1. линейное дифференциальное уравнение объекта управления и привести его к стандартной форме записи;

2.2. получить описание объекта управления через нули полюса и коэффициенты усиления системы;

2.3. получить описание объекта управления в форме матрицы пространства состояния.

3. Найти передаточную функцию системы по задающему и возмущающему воздействию. Записать уравнение динамики АСУ.

4. Исследовать объект управления на устойчивость алгебраическими и частотными методами, определить запас устойчивости.

5. Выбрать закон управления и произвести расчет настроечных параметров регулятора по заданным параметрам качества управления.

 

Рекомендуемая литература:

1. Теория автоматического управления. Методические указания и варианты заданий для практических занятий. [Электронный ресурс] /Сост. Г.Г. Гоппе, З.А. Федорова. - Иркутск: Изд-во НИ ИрГТУ, 2012.- 42 с.- Электрон. опт. диск (CD- ROM).

2. Теория автоматического управления. Методические указания для самостоятельной работы студентов. [Электронный ресурс] /Сост. Г.Г. Гоппе, З.А. Федорова. - Иркутск: Изд-во НИ ИрГТУ, 2012.- 71 с.- Электрон. опт. диск (CD- ROM).

3. Гоппе Г.Г., Федорова З.А. Теория автоматического управления. Методическое пособие и варианты заданий для курсового проектирования студентам специальностей: 1804 – Электропривод и автоматика промышленных и технологических комплексов; 1807 – Электрический транспорт– Иркутск, Изд-во ИрГТУ, 2003 г.- 26 c.

 

Дата выдачи задания «»                 2017 г.

 

Дата представления проекта руководителю «»                 2017 г. Руководитель курсового проектирования              Герасимов Д.О.

СОДЕРЖАНИЕ

 

 

ВВЕДЕНИЕ.. 5

ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ.. 6

1. Приведение структурной схемы к одноконтурной САУ.. 6

2.Способы описания объекта управления. 8

2.1 Стандартная форма записи дифференциального уравнения. 8

2.2 Математическое описание объекта управления через нули полюса и коэффициенты усиления системы. 10

3. Нахождение передаточной функции по задающему и возмущающему воздействию. Уравнение динамики АСУ.. 13

3.1 Передаточная функция системы по задающему воздействию. 13

3.2 Передаточная функция типовой одноконтурной системы управления по возмущающему воздействию. 14

3.3 Уравнение динамики АСУ.. 15

4.Исследование объекта управления на устойчивость. 16

4.1 Алгебраический критерий устойчивости Гурвица. 16

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.. 20

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ.. 21

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

Теория автоматического управления – это научная дисциплина, которая возникла сравнительно недавно, хотя отдельные устройства, работающие без участия человека, известны с глубокой древности.

Активное развитие теории началось с электромашинных систем и систем радиоавтоматики. В последствии оказалось, что методы теории автоматического управления позволяют объяснить работу объектов различной физической природы: в механике, энергетике, радио и электротехнике, т.е. везде, где можно усмотреть обратную связь.

Все методы теории автоматического управления объединяет одна общая задача: обеспечить необходимую точность и удовлетворительное качество переходных процессов.

Основной задачей автоматического управления является поддержание определенного закона изменения одной или нескольких физических величин, характеризующих процессы, протекающие в ОУ, без непосредственного участия человека. Эти величины называются управляемыми величинами. Если в качестве ОУ рассматривается хлебопекарная печь, то управляемой величиной будет температура, которая должна изменяться по заданной программе в соответствии с требованиями технологического процесса.

Теория автоматического управления, как и любая теория, имеет дело не с реальными инженерными конструкциями, а с их моделями. Поэтому вопросы математического описания и проектирования систем управления для различных объектов являются актуальными.

 

ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ

 

Приведение структурной схемы к одноконтурной САУ

 

Типовая одноконтурная система автоматического управления.

 

x (t)

f (t)

+

+

+

y (t)

-

W o (  p)

W p (  p)

 

+

2

Структурная схема регулятора.

 

1 p

2 0.3 p +1

 

W ₆ (p)= k ₁ + W ₁ (p)=2 + =

W_p(p) = W₆(p)· W₂(p) =  · = ·

4 p +2 0.3 p 2 + p

Структурная схема объекта

 

+

 

 

-

 

 

 

 

=

 

 

 

 

 

 

Типовая одноконтурная схема

f (t)

x (t)+

+  y (t)

 

2 p + 1 0.02 p 2 + p

+

-

 

 

Линейное дифференциальное уравнение объекта управления по передаточной функции объекта управления.

Передаточная функция объекта управления.

 

 

Линейное дифференциальное уравнение объекта управления.

 

 

 

Приводим дифференциальное уравнение к стандартной форме записи.