Курсовая Вар. 4

Министерство общего и профессионального образования РФ

Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет

Кафедра АПУ

Пояснительная записка

к курсовой работе по дисциплине

“Теория автоматического управления”

Вариант 4.1

Преподаватель: Зотов Н.С.

Студент:

Гр.

Санкт-Петербург

2007

Задание 4

Электрогидравлическая система регулирования давления пара судового турбогенератора

ЭГП – электрогидравлический преобразователь,

СМ – сервомотор, РК – регулирующий клапан,

ПО – паровые объемы, Д – датчик давления, НЭ – нелинейное звено (заменяется линеаризованным, см. табл.).

Линеаризованная в окрестности рассматриваемого режима математическая модель системы в форме графа:

Табл.

Параметры	Вариант 1
Постоянная времени ЭГП: T1, c	0.1
Постоянная времени ПО: T2, c	0.05
Пост. времени объекта: T3, c	2
Пост. времени фильтра ТФ, с	0.02
k1	2
k2	1.2
k3	1
Перерегулирование , %	20
Время регулирования tр	мин
Макс. скорость изменения задания , ед/c	1
Макс. ошибка слежения eм, ед.	0.01
Значение x* для линеаризации характеристики НЭ y=(1-e^-^x^/2)	1

Линеаризация

y=(1-e^-x/2); x*=1

0.3033

Расчет значения коэффициента усиления усилителя kу

Система астатическая

41,67

Модель линеаризованная

************************************************

П.ф. разомкнутой исходной системы Wнс

Zero/pole/gain:

151662.132

-------------------------------

s (s+50) (s+20) (s+10) (s+0.95)

k=15.9644

************************************************

Частота среза разомкн. нескор-й сист. Wнс

wнс=3.67672

************************************************

ЛАЧХ разомкнутой исходной системы Wнс

Выбор показателей оптимальным для желаемой системы

Частота среза kC	Запас по модулю в области низких частот LC1	Перерегулирование	Время регулирования tp
0.9	6	98	24
0.01	6	20.8	188
0.9	40	41.3	4.2
0.01	40	0.926	97
0.1	20	6.95	47.1
0.2	20	7.07	23.1
0.5	20	15.3	8.63
0.6	20	24.5	6.99
0.05	30	2.65	90.9
0.6	15	31.8	5.21
0.5	15	21.8	6.52
0.4	15	14.6	8.37
0.45	15	17.6	7.34

Вводим:

k_C = 0.5

L_C1 = 15

Сопряжение НЧ и СЧ участков -40дБ/дек

Сопряжение СЧ и ВЧ областей -20дБ/дек до L_HC

******************************************

fr_g2=6.46153, tau_g2=0.154762

Значения частот излома Lж в обл.НЧ и СЧ

fr_g1=0.0376451, T1_g=26.5639

fr_c1=0.326912, tau_c1=3.05893,

fr_g2=8.16923, tau_g2=0.122411

*******************************************

П.ф. желаемой разомкнутой системы Wск

Zero/pole/gain:

150180.0608 (s+0.3269)

--------------------------------------------

s (s+0.03765) (s+8.169) (s+10) (s+20) (s+50)

Добротность по скорости k=15.9644

Точное значение частоы среза Lж fr_c=1.7884

ЛАЧХ последовательной коррекции Wпк(s)

П.ф. последов. коррекции Wпк(s), полюсы, нули, коэфф-т передачи

***************************************************************

Zero/pole/gain:

0.99023 (s+0.3269) (s+0.95)

---------------------------

(s+0.03765) (s+8.169)

Коэфф-т передачи Wпк(s)

k_pk=1

Рассечет переходных процессов

Переходный процесс в замкнутой системе с действительными полюсами п.ф. W_сk

Перерегулирование – 21%,

что с точностью соответствует заданной величине – 20±5%

Время регулирования – 6,52 сек по заданию – минимальное

Расчет полюсов, нулей Ф(s).

Полюсы и нули п.ф. Ф(s)

***********************

p =

-50.0591

-16.9456 + 2.4096i

-16.9456 - 2.4096i

-1.9306 + 2.1777i

-1.9306 - 2.1777i

-0.3953

z = -0.3269

Расчет L(w) замкнутой системы

П.Ф. замкн. скоррект-й сист. Ф(s) (для п.ф. Wsk с действ. полюсами)

Zero/pole/gain:

150180.0608 (s+0.3269)

-----------------------------------------------------------------

(s+50.06) (s+0.3953) (s^2 + 3.861s + 8.47) (s^2 + 33.89s + 293)

Коэффициент передачи замкнутой системы

k_cl=1

Показатель колебательности М, частота f_m

M=1.18559, f_m=1.45515

Собств. частоты F_z, коэфф-ты демпфир-я K_d, к-с полюсы P_z п.ф. Ф(s)

ans =

2.9103 0.6634 -1.9306 + 2.1777i

2.9103 0.6634 -1.9306 - 2.1777i

17.1161 0.9900 -16.9456 + 2.4096i

17.1161 0.9900 -16.9456 - 2.4096i

ЛЧХ для замкнутой скорректированной системы Ф(s)

Расчет L_СК(w) разомкнутой системы

П.ф.скоррект.разомкн. системы Wsk(s)

Zero/pole/gain:

150180.0608 (s+0.3269)

--------------------------------------------

s (s+0.03765) (s+8.169) (s+10) (s+20) (s+50)

Добротность по скорости k=15.9644

************************************************************

Запасы по модулю Lm, по фазе Ph и соответствующие им частоты

Lm=13.1708, Ph=51.2009, f_m=5.70642, f_c=1.78837

ЛЧХ скорректированной разомкнутой системы L_СК(w)

Расчет корректирующей обратной связи.

************************************

Расчет корректирующей обратной связи

************************************

Номера точек ввода noc_in и съема noc_out обр. связи

noc_in=2, noc_out=2

-----------------------

******************************************

П.ф. звена, охваченного обратной связью Wохв

******************************************

Zero/pole/gain:

833.4

------

(s+10)

************************************

Точная п.ф. звена обратной связи Wос

Zero/pole/gain:

1.1841e-005 s (s+710.4) (s+10)

------------------------------

(s+0.3269) (s+0.95)

Zero/pole/gain:

0.0084125 s (s+10)

-------------------

(s+0.95) (s+0.3269)

******************************************

Приближенная п.ф. Woc при WoxWoc>>1

Zero/pole/gain:

0.0012117 (s+0.03765) (s+8.169) (s+10)

--------------------------------------

(s+0.3269) (s+0.95)

ЛЧХ для точной (красный) и приближенной (синий) Woc

ЛАЧХ для точной Woc

ЛЧХ разомкнутого контура с точной п.ф. Woxв(s)Woc(s)