Курсовая работа вариант 1
.docМинистерство образования Российской Федерации
САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
«ЛЭТИ»
Кафедра Автоматики и процессов управления
Курсовая работа
На тему: «Создание измерительной система цифрового вольтметра на основе преобразователя напряжение-частота»
Вариант 1
Преподаватель: Солодовников А.И.
Санкт-Петербург, 2005
Оглавление
Задание…………………………………………………………………………….3
Решение
-
Построение функциональной схемы системы………………………….....4
-
Составление передаточных функций элементов системы……………..…4
-
Выбор порядка астатизма системы…………………………………..…….4
-
Составление исходной передаточной функции и построение асимптотической LАЧХ для разомкнутого состояния……………………5
-
Анализ устойчивости замкнутой системы исходного описания. Построение желаемой АЧХ для разомкнутого состояния системы по заданным показателям качества……………………………………………8
-
Коррекция исходной LАЧХ путем выбора подходящего закона управления…………………………………………………………………...8
-
Построение фазочастотной характеристики скорректированной системы. Её проверка по запретной зоне отвечающая качеству системы………………..……………………………………………………11
-
Поверочный расчет переходного процесса системы…………………….11
-
Пример принципиальной схемы одного из функциональных элементов системы……………………………………………………………………..14
-
Представление функциональной схемы системы в двухпроводном исполнении с учетом наличия общего провода у электронных элементов…………………………………………………………………...15
Заключение…………………………………………………………………… 16
Список использованной литературы…………………………………………17
Задание 41
Измерительная система цифрового вольтметра на основе преобразователя напряжение-частота.
Рассчитать параметры системы по заданным показателям качества. Провести поверочный расчет системы.
|
Исходные данные |
Вариант |
|
1 |
2 |
||
1 |
Коэфф. передачи преобразователя напряжение – частота, Гц / В |
400 |
1000 |
2 |
Постоянная времени преобразователя напряжение частота, сек |
0,03 |
0,02 |
3 |
Коэф. передачи обратного преобразователя частота-напряжение, мВ / Гц |
0,5 |
0,4 |
4 |
Постоянная времени фильтра на входе системы, сек |
0,1 |
0,05 |
5 |
Погрешность преобразования системы, % |
0 |
0 |
6 |
Максимальное перерегулирование max , % |
20 |
- |
7 |
Показатель колебательности М |
- |
1,2 |
8 |
Время регулирования tp , сек |
< 2 |
< 2 |
9 |
Провести расчет h(t) |
|
|
Добротность системы принять не менее K = 100 1 / c
Построение функциональной схемы системы
УУ – управляющие устройство
ФНЧ – фильтр низких частот
ПНЧ – преобразователь напряжение – частота
ПЧН – преобразователь частота – напряжение (обратный преобразователь)
Составление передаточных функций элементов системы
Управляющее устройство
WУУ = 1 / S
Фильтр низких частот
WФНЧ = 1 / (TФS + 1)
Преобразователь напряжение - частота
WПНЧ = КПНЧ / (ТПНЧ S + 1)
Преобразователь частота - напряжение
WПЧН = КПЧН
Статическая ошибка равна 0. Следовательно, порядок астатизма = 1
Составление исходной передаточной функции и построение асимптотической LАЧХ для разомкнутого состояния
Общая передаточная функция
W (S) =WУУ * WФНЧ * WПНЧ * WПЧН = КПНЧ КПЧН / ( S (TФS + 1) (ТПНЧ S + 1) )
W (S) = 400 0,5 / ( S (0,1 S + 1) (0,03 S + 1) )
Анализ устойчивости.
При анализе построенных ЛАХ и ЛФХ видим, что система неустойчива по критерию Найквиста. Т.к. ЛФК пересекает -1800 . Поэтому необходима коррекция системы.
Построение желаемой ЛАЧХ.
макс = 20 % tp < 2c
Частоту среза ( с ), , L желаемой характеристики будем находить по методу Солодовникова.
с > 1,7 Рмакс = 1, 1 = 50 L = 25
Wжел (S) = ( 30 (6,6 S + 1)) / ( S (40 S + 1) (0,001 S + 1) )
Коррекция исходной ЛАЧХ
Сделав анализ рисунка, решила что для простоты дальнейших расчетов изменим закон управления.
Выберем подходящий закон управления и введем звено последовательной коррекции.
1) Будем использовать пропорционально – интегрирующий закон управления.
WУУ = 0,55 (0,03 S + 1 ) / S
Соответственно общая передаточная функция станет:
W (S) = 110 / S (0,1 S + 1)
2) Для коррекция системы используем интегрально-дифференцирующий закон.
Wк (S) = ( (Т1 S + 1) (Т2 S + 1) ) / ( (Т3 S + 1) (Т4 S + 1) )
3) Возьмем частоту среза равную 2,5
Тогда желаемая ЛАЧХ будет иметь передаточную функцию следующего вида.
Wжел (S) = ( 110 (4 S + 1)) / ( S (25 S + 1) (0,01 S + 1) )
Построим исходную ЛАЧХ (с другим законом управления) и желаемую ЛАЧХ (с другой частотой среза).
Скорректированная система:
Wск (S) = Wк (S) * Wисх (S) = ( К (Т1 S + 1) (Т2 S + 1) ) / ( (Т3 S + 1) (Т4 S + 1) ) * 110 / S (0,1 S + 1 )
По графику передаточная функция коррекции будет такой:
Wк (S) = ( (4 S + 1) (0,1S + 1) ) / ( (25 S + 1) (0,01 S + 1) )
Коэффициент усиления всей системы определен графически К = 110
Тогда Wск (S) = ( 110 (4 S + 1) ) / ( S (25 S + 1) (0,01 S + 1) )
Для построения ФЧХ скорректированной системы воспользуемся программой CLASSIC 3.01.
Для этого запишем передаточную функцию в следующем виде:
Wск (S) = ( 440 S + 110 ) / ( 2,5 S3 + 25,01 S2 + 1 S )
График переходного процесса представлен на рисунке.
Поверочный расчет
Поверочный расчет проводим для замкнутой системы при ступенчатом воздействии на входе. По графику определяем максимальное перерегулирование и время регулирования.
Время регулирования :tр = 0,1664 с
Максимальное перерегулирование: = 3,73%
Данные значения не превышают заданных, а это означает, что система управления была скорректирована верно и является устойчивой.
Двухпроводное исполнение:
Заключение.
Основываясь на анализе характеристик построенных вручную и в CLASSIC 3.01 можно сделать следующие выводы:
-
Полученная в результате синтеза система является устойчивой.
-
Графики ЛАЧХ и ЛФЧХ построенные вручную и в CLASSIC 3.01 совпадают.
-
Величина перерегулирования, при подаче скорректированного сигнала, не превышает заданного значения.
Таким образом полученная в результате синтеза система автоматического управления удовлетворяет всем заданным параметрам.
Список используемой литературы:
-
Бесекерский В.А., Попов Е.П. «Теория систем автоматического регулирования» - М. «Наука» 1975г.
-
Попов Е.П. «Теория линейных систем автоматического регулирования и управления» - М. «Наука» 1978
-
Конспект лекций
-
Справочники по автоматическому управлению