Иркутский национальный исследовательский

ИРКУТСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ

ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра  электроснабжения и электротехники

 

Допускаю к защите ______________                          

Руководитель                Д.О. Герасимов  

И.О.Фамилия

 

 

АНАЛИЗ И СИНТЕЗ СИСТЕМЫ
АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ

 

к курсовому проекту по дисциплине

 

ТЕОРИЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ

1.007.00.00.ПЗ

 

 

Выполнил студент группы ЭПб-15-2  ___________            Д.А. Марчук

                                                шифр                   подпись                              И.О.Фамилия

Нормоконтроль                                       ___________       Д.О. Герасимов

                                                                                                       подпись                              И.О.Фамилия

Курсовой проект защищен с оценкой ______________

 

 

 

Иркутск 2017

 

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего образования

 

ИРКУТСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

УТВЕРЖДАЮ       

Зав. кафедрой      

                                                                                                                 __________________

 

                                                                                                           «___»___________2017г.

 

ЗАДАНИЕ

НА КУРСОВОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ

 

По курсу          Теория автоматического управления

Студенту       Марчук Дмитрию Антоновичу

Тема проекта Анализ и синтез системы автоматического управления

Вариант 7.

Исходные данные

Рисунок 1. Структурная схема системы автоматического управления

Передаточные функции:

, , , , , ,

 

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 исходной структурной схемы к типовой одноконтурной системе автоматического управления....................................................................... 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

2.3 Математическое описание объекта управления в виде модели пространства состояния................................................................................................. 11

3. Нахождение передаточной функции по задающему и возмущающему воздействию. Уравнение динамики АСУ......................................................................... 14

3.1 Передаточная функция системы по задающему воздействию........ 14

3.2 Передаточная функция типовой одноконтурной системы управления по возмущающему воздействию.................................................................. 16

3.3 Уравнение динамики АСУ................................................................ 17

4.Исследование объекта управления на устойчивость............................. 18

4.1 Алгебраический критерий устойчивости Гурвица.......................... 18

4.2 Частотный критерий Михайлова...................................................... 21

ЗАКЛЮЧЕНИЕ............................................................................................. 25

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ...................................... 26

ВВЕДЕНИЕ

 

ТАУ (теория автоматического управления) – научная дисциплина, предназначенная для разработки общих принципов автоматического управления, а также матодов анализа и синтеза системы.

Современные системы автоматического управления (САУ) представляют собой сложные комплексы взаимодействующих технологических устройств и элементов, работа которых основана на различных физических принципах. Различно также их конструктивное выполнение и технологические характеристики.

Несмотря на многообразие САУ и входящих в них элементов, последние могут быть сведены к нескольким основным типам, различающимся по назначению и взаимодействию в системах управления (СУ).

Целью курсовой работы является приобретение знаний и навыков в области автоматики. Необходимо уметь: понимать устройство и принципы действия систем автоматического управления (САУ), определять характеристики объектов управления и элементов САУ, оценивать качество работы САУ по устойчивости и показателям переходных процессов, определять значения настроечных параметров САУ, обеспечивающих требуемое качество работы САУ.

В качестве исходных данных для курсовой работы приняты параметры элементов и устройств, входящих в данную систему.

Основными задачами курсовой работы являются:

   - составление по принципиальной схеме функциональной схемы;

   - составление математической модели в форме структурной схемы;

   - исследование системы на устойчивость необходимыми критериями;

   - построение переходных процессов для анализа качества процесса

       регулирования системы;

   - оценка точности процесса регулирования.

ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ

 

Уравнение динамики АСУ

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Умение разделять САУ на основные функциональные элементы и составлять функциональные и структурные схемы способствует ясности представлений о физических процессах, происходящих в системе, и имеет большое значение для дальнейшего исследования и расчета систем. Целью курсовой работы по дисциплине «Теория управления» является закрепление теоретических знаний и овладение навыками анализа и синтеза систем автоматического управления объектами на примере металлорежущих станков и промышленных роботов. При выполнении курсовой работы приобретается опыт разработки и расчета САУ производственными процессами и отдельными объектами в машиностроении.

В курсовой работе были решены поставленные задачи:

1. Исходная структурная схема приведена к типовой одноконтурной системе автоматического управления.

2. Линейное дифференциальное уравнение объекта, определенное по передаточной функции  управления было приведено к стандартной форме записи;

3. Получено  описание объекта управления через нули полюса и коэффициенты усиления системы;

4. Получено описание объекта управления в форме матрицы пространства состояния.

5. Найдена передаточную функцию системы по задающему и возмущающему воздействию. Записано уравнение динамики АСУ.

6. Объект управления исследован на устойчивость алгебраическими и частотными методами, был определен запас устойчивости.

7. Выбран закон управления и произведен расчет настроечных параметров регулятора по заданным параметрам качества управления.

 

 

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

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.

 

 

ИРКУТСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ

ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра  электроснабжения и электротехники

 

Допускаю к защите ______________                          

Руководитель                Д.О. Герасимов  

И.О.Фамилия

 

 

АНАЛИЗ И СИНТЕЗ СИСТЕМЫ
АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ

 

к курсовому проекту по дисциплине

 

ТЕОРИЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ

1.007.00.00.ПЗ

 

 

Выполнил студент группы ЭПб-15-2  ___________            Д.А. Марчук

                                                шифр                   подпись                              И.О.Фамилия

Нормоконтроль                                       ___________       Д.О. Герасимов

                                                                                                       подпись                              И.О.Фамилия

Курсовой проект защищен с оценкой ______________

 

 

 

Иркутск 2017

 

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего образования

 

ИРКУТСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

УТВЕРЖДАЮ       

Зав. кафедрой      

                                                                                                                 __________________

 

                                                                                                           «___»___________2017г.

 

ЗАДАНИЕ

НА КУРСОВОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ

 

По курсу          Теория автоматического управления

Студенту       Марчук Дмитрию Антоновичу

Тема проекта Анализ и синтез системы автоматического управления

Вариант 7.

Исходные данные

Рисунок 1. Структурная схема системы автоматического управления

Передаточные функции:

, , , , , ,

 

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 исходной структурной схемы к типовой одноконтурной системе автоматического управления....................................................................... 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

2.3 Математическое описание объекта управления в виде модели пространства состояния................................................................................................. 11

3. Нахождение передаточной функции по задающему и возмущающему воздействию. Уравнение динамики АСУ......................................................................... 14

3.1 Передаточная функция системы по задающему воздействию........ 14

3.2 Передаточная функция типовой одноконтурной системы управления по возмущающему воздействию.................................................................. 16

3.3 Уравнение динамики АСУ................................................................ 17

4.Исследование объекта управления на устойчивость............................. 18

4.1 Алгебраический критерий устойчивости Гурвица.......................... 18

4.2 Частотный критерий Михайлова...................................................... 21

ЗАКЛЮЧЕНИЕ............................................................................................. 25

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ...................................... 26

ВВЕДЕНИЕ

 

ТАУ (теория автоматического управления) – научная дисциплина, предназначенная для разработки общих принципов автоматического управления, а также матодов анализа и синтеза системы.

Современные системы автоматического управления (САУ) представляют собой сложные комплексы взаимодействующих технологических устройств и элементов, работа которых основана на различных физических принципах. Различно также их конструктивное выполнение и технологические характеристики.

Несмотря на многообразие САУ и входящих в них элементов, последние могут быть сведены к нескольким основным типам, различающимся по назначению и взаимодействию в системах управления (СУ).

Целью курсовой работы является приобретение знаний и навыков в области автоматики. Необходимо уметь: понимать устройство и принципы действия систем автоматического управления (САУ), определять характеристики объектов управления и элементов САУ, оценивать качество работы САУ по устойчивости и показателям переходных процессов, определять значения настроечных параметров САУ, обеспечивающих требуемое качество работы САУ.

В качестве исходных данных для курсовой работы приняты параметры элементов и устройств, входящих в данную систему.

Основными задачами курсовой работы являются:

   - составление по принципиальной схеме функциональной схемы;

   - составление математической модели в форме структурной схемы;

   - исследование системы на устойчивость необходимыми критериями;

   - построение переходных процессов для анализа качества процесса

       регулирования системы;

   - оценка точности процесса регулирования.

ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ