Министерство образования и науки Российской Федерации

Омский государственный технический университет

Кафедра автоматизации и робототехники

Пояснительная записка к курсовой работе по курсу "Теория автоматического управления"

"Анализ и синтез систем автоматического регулирования при проектировании средств автоматизации"

Вариант №12

КП-2068.998-26-12-00.00.000.ПЗ

Выполнил:

студент гр. А-318

Харитонов А. Н

_____________

^{(подпись, дата)}

Проверила:

Лазаренко И. В.

_____________

^{(подпись, дата)}

Омск

2011 Омский государственный технический университет

Кафедра: Автоматизация и робототехника

Задание

на выполнение курсового проекта

Студент Харитонов Алексей Николаевич

Тема работы (проекта) Анализ и синтез систем автоматического регулирования при проектировании средств автоматизации

утверждена на заседании кафедры

Срок сдачи студентом законченной работы (проекта) “ __ ” ________ 20 __ г.

Исходные данные к работе (проекту)

Таблица 1. Исходные данные

Объект	Участок трубопровода
Контролируемый параметр	Расход
Датчик	Датчик расхода SFAB 10U
Исполнительный механизм	Электромагнитный клапан (V106)

Содержание пояснительной записки (перечень подлежащих разработке разделов):

Титульный лист, аннотация, бланк задания, оглавление, введение, построение математической модели исследуемой системы, анализ исследуемой системы, синтез системы с заданными показателями качества, заключение, список литературы, приложение.

Графическая часть:

2 чертежа формата А3: "Логарифмические частотные характеристики"

Дата выдачи задания “ 14 ” февраля 20 11 г.

Руководитель

ст. преподаватель Лазаренко Ирина Валерьевна _

(уч. степень, звание, Ф.И.О. , подпись)

Задание принял к исполнению студент

Харитонов Алексей Николаевич _

(подпись, дата)

Аннотация

Темой данного курсового проекта является "Анализ и синтез систем автоматического регулирования при проектировании средств автоматизации". В проекте определяются и описываются передаточные функции всех звеньев и замкнутой системы в целом. Строятся логарифмические амплитудные и фазовые частотные характеристики системы. Система проверяется на устойчивость алгебраическим критерием Гурвица. Рассматривается влияние на её устойчивость некоторых произвольных параметров путем построения области устойчивости системы в плоскости этих параметров. Так же строится с помощью программной среды MathCAD график переходного процесса в системе путем численного решения дифференциального уравнения. По построенным графикам определяется качество системы.

Пояснительная записка содержит стр. 32 , рис. 16, табл. 4 , 2 чертежа формата А3, библиографический список из 6 источников, используемых в курсовом проекте.

Оглавление

Омский государственный технический университет 2

Студент Харитонов Алексей Николаевич 2

1. Построение математической модели исследуемой системы 6

1.1 Описание объекта управления 6

Рис. 1. Стенд FESTO 7

Рис 2. Функциональная схема системы автоматического управления 7

1.2 Описание элементов передаточными функциями 7

1.2.2Описание электромагнитного клапана 8

Пропорциональный электромагнитный клапан 9

Рис. 4. Строение клапана 10

Рис. 5. Пропорциональный электромагнитный клапан. 10

1.2.4 Структурная схема и передаточная функция системы 12

Рис. 7. Функциональная схема системы. 12

Рис. 8. Структурная схема системы. 13

Рис. 9. Преобразованная структурная схема системы. 13

Рис. 10. Преобразованная структурная схема системы без фиктивного звена. 13

2. Анализ исследуемой системы 15

2.1. Исследование устойчивости системы 15

2.1.1 Частотный критерий устойчивости. 15

2.1.2 Оценка устойчивости системы при помощи алгебраического критерия Гурвица 17

2.1.3 Исследование влияния параметров на устойчивость системы. 18

Рис. 11. Область устойчивости 19

2.2 Исследование качества системы 20

2.2.1 Уравнение переходного процесса в системе 20

2.2.2 Построение графика переходного процесса 21

Рис.12. Преобразованная структура системы 21

Рис. 13. График переходного процесса системы 25

2.2.3 Оценка качества исследуемой системы 25

2.2.4 Оценка точности системы 26

3. Синтез системы с заданными показателями качества 27

3.1. Постановка задачи синтеза 27

3.2. Синтез последовательного корректирующего звена 28

3.2.1. Построение желаемой логарифмической характеристики 28

3.2.2 Выбор корректирующего звена 29

Рис. 14 Схема четырехполюсника 30

Рис. 15. Включение корректирующего звена 31

3.2.3. Проверка результатов коррекции. 31

Рис. 16. График переходного процесса скорректированной системы 34

Заключение 34

Список литературы 35

Системы автоматического управления (САУ) предназначены для управления техническими процессами без непосредственного вмешательства или участия человека. В составе САУ различают собственно объект управления и управляющие устройства. Системы автоматического управления являются актуальной темой так как распросранены в автоматизации технологических процессов и имеют высокую экономическую выгоду. При проектировании такой системы возникает задача выбора структуры системы и параметров ее элеменотов таким образом, чтобы система была устойчивой и обеспечивала бы требуемые показатели качества переходного процесса.

Целью работы являются: исследование системы путем анализа ее устойчивости и качества, а также синтез системы с улучшенным быстродействием. В процессе проектирования системы автоматического управления решаются задачи анализа системы. При анализе системы определяется ее устойчивость и характеристики качества процессов в системе.При синтезе системы определяются необхдимые изменения в структуре и параметрах системы, направленные на обеспечение требуемых показателей качества процессов в системе.

При исследовании используются методы анализа обыкновенных линейных систем автоматического управления.

В курсовом проекте отражена реализация решения следующих задачи:

1. Построение математической модели системы в виде передаточной функций замкнутой системы и логарифмических частотных характеристик;

2. Исследование устойчивости системы и приведение системы к устойчивости в случае неустойчивости исходного варианта;

3. Исследование влияния на устойчивость системы некоторых заданных параметров путем построения ее области устойчивости в плоскости этих параметров;

4. Построение переходного процесса в системе путем численного решения дифференциального уравнения на ЭВМ;

5. Оценка качества системы с использованием графика переходного процесса и логарифмических частотных характеристик.