TAU_lab4 — копия

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ОБНИНСКИЙ ИНСТИТУТ АТОМНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ – филиал

Федерального государственного автономного образовательного учреждения высшего профессионального образования

«Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ»

(ИАТЭ НИЯУ МИФИ)

Отделение интеллектуальных и кибернетических систем

Кафедра информатики и вычислительной техники

Отчет по лабораторной работе № 4

Анализ и параметрическая оптимизация системы автоматического регулирования частоты вращения вала двигателя постоянного тока (САР ЧВ ДПТ)

Выполнил:

Студент группы ИВТ-Б17

Петровский В.Б.

Проверила:

Белаец Л.В.

г.Обнинск, 2019 г.

Цель работы: исследование и оптимизация системы автоматического регулирования частоты вращения вала двигателя постоянного тока (САР ЧВ ДПТ).

Исходные данные:

Дана функциональная схема САР ЧВ ДПТ.

У – усилитель; Г – генератор постоянного тока; ДПТ – двигатель постоянного тока; ТГ – тахогенератор; М_c – момент сопротивления на валу двигателя; n – частота вращения вала двигателя.

Параметры элементов

N=15

У (усилитель) - усилительное, пропорциональное звено:

k_у = 10 + N/2 ; W_у(p) = k_у ;

Г (генератор) – апериодическое звено:

k_г = 0.1(13+0.05N) ; T_г = 0.01·(8 + N/2), сек.

Д – двигатель постоянного тока. Модель двигателя по управлению – апериодическое звено второго порядка:

k_ду = 0.1·(11 + N/2) [об/(сек·В)]; T_я = 0.01·(6+0.1 N) сек; T_м = 0.1(5 + 0.2 N) сек.

ТГ – пропорциональное звено:

k_г = 0.1(2 + 0.1 N) [В· сек / об];

W_тг(p) = k_тг

Задание к работе: собрать структурную схему САР ЧВ ДПТ, получить ее временные и частотные характеристики, оценить устойчивость системы по критерию Найквиста, оценить качество регулирования и осуществить предварительную коррекцию САР.

Порядок выполнения:

1. Рассчитать параметры элементов для своего варианта, собрать структурную схему и получить график переходного процесса.

2. Построить логарифмические частотные характеристики замкнутой САР. И оценить запасы

устойчивости по амплитуде и фазе.

3. Выполнить структурно-параметрическую оптимизацию. В данном простейшем случае подразумевает введение ПИ-регулятора, что изменяет структуру САР, и подбор его наилучших параметров.

Задача состоит в том, чтобы улучшить переходную характеристику САР, снизить ее колебательность, и уменьшит ь ошибки установившегося режима.

Передаточная функция ПИ-регулятора имеет вид:

где: k_p – коэффициент усиления ПИ-регулятора;

T_p – постоянная времени ПИ-регулятора.

Хорошим начальным приближением для коэффициента усиления k_p ПИ-регулятора является значение 0.5, которое не сильно влияет на изменение и которое можно затем уточнить методом проб.

Схема примет вид:

В завершение посмотрим, как выглядят ЛАЧХ и ЛФЧХ оптимизированной САР.

Конечная система:

y_max=3 y_inf=2.857

параметр	исходный	конечный
σ, %	Система неустойчива	5
tу, с		1,18
tп, с		2.8
ξ		0.3
kус	3,7	4,5
ΔL, дБ	0	10
Δφ, град	0	40