Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Курсовые / Курсовая работа ОТУ 11

.doc
Скачиваний:
14
Добавлен:
06.02.2015
Размер:
565.25 Кб
Скачать

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

САРАТОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ ГАГАРИНА Ю.А.

Факультет электронной техники и приборостроения

Кафедра «Информационная безопасность автоматизированных систем»

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине «Основы теории управления»

на тему:

СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ ГЕНЕРАТОРА ПОСТОЯННОГО ТОКА

Вариант 11

Выполнила:

студентка гр. ПВС-31

Морозова Л.Ю.

Проверил:

Сайкин А.И.

Саратов 2012

ВВЕДЕНИЕ

Система автоматического регулирования напряжения генератора постоянного тока состоит из электронного усилителя ЭУ, двигателя постоянного тока с независимым возбуждением Д, являющегося исполнительным элементом, генератора Г, являющегося объектом регулирования и делителя напряжения ДН, в котором сравнивается напряжение генератора Uг с заданным значением Uo.

Рис.1. Блок схема САР напряжения генератора постоянного тока

Для каждого звена САР можно вывести дифференциальные уравнения и построить структурную схему, которая будет иметь следующий вид.

Рис.2. Передаточная функция САР генератора постоянного тока

ЗАДАНИЕ

Вариант №11

Параметр

Значение

Описание

Тя

0,01

Электрическая постоянная цепи времени якоря генератора

Тэм

0,1

Электромеханическая постоянная двигателя

Тв

0,008

Постоянная времени обмотки возбуждения генератора

К

0,9

Коэффициент усиления по управляющему воздействию генератора

К

0,5

Коэффициент усиления по возмущению генератора

К

1

Коэффициент усиления двигателя по управляющему воздействию

К

1

Коэффициент усиления двигателя по возмущению

Ку

28

Коэффициент усиления усилителя

Кд

0,5

Коэффициент усиления делителя

ХОД РАБОТЫ

Перед нами линейная одноконтурная схема. Она имеет три входа: Mc, Uo и F, поэтому к ней можно применить принцип суперпозиции. Вначале воздействие будет идти только по входу Mc, затем – только по входу Uo, потом – только по входу F. В итоге получим три системы:

  1. По моменту сопротивления Mc

передаточная функция имеет вид:

Выделив элементарные звенья, получим:

Звено

Описание

Интегрирующее звено. Наклон графика ЛЧХ: -20 дб/дек

20lg(K)=20lg(0,9)

= - 0.92

Форсирующее звено 1-го порядка. Наклон графика ЛЧХ: +20 дб/дек

ω=1/Tя=100, K=1, 20lg(K) =0

Колебательное звено 2-го порядка. Наклон графика ЛЧХ: -40 дб/дек. Коэффициент демпфирования d=0.5,

постоянная времени Т=0.01,ω = 100, K=1, 20lg(K) =0

Апериодическое звено 1-го порядка. Наклон графика ЛЧХ: -20 дб/дек

ω=125, Т=0.008, K=1, 20lg(K) =0

  1. По задающему воздействию Uo

передаточная функция имеет вид:

Выделив элементарные звенья, получим:

Звено

Описание

Колебательное звено 2-го порядка. Наклон графика ЛЧХ: -40 дб/дек, коэффициент демпфирования d=0.5,

постоянная времени Т=0.1,

ω=100, K=1, 20lg(K)=0

Апериодическое звено 1-го порядка. Наклон графика ЛЧХ: -20 дб/дек,

постоянная времени Т=0.008,

ω=125, K=1, 20lg(K)=0

  1. По возмущению F

передаточная функция имеет вид:

Выделив элементарные звенья, получим:

Звено

Описание

Пропорциональное звено. 20 lg (0,5) = -6

Построение асимптотической ЛАЧХ, желаемой ЛАЧХ и ЛАЧХ корректирующего устройства. Выбор его типа.

При выборе корректирующего устройства необходимо обеспечить следующие динамические свойства:

  • величина перерегулирования   20 %;

  • время регулирования t  0.2 сек.

Воспользуемся номограммами Солодовникова для определения следующих величин:

  1. Максимальное значение вещественной части частотной характеристики Pmax=1,05;

  2. Частота среза определится по формуле:

  1. Максимальное отклонение логарифмической характеристики Lm = 30;

  2. Запас по фазе =60.

Асимтотическая ЛАЧХ, ЖЛАЧХ, ЛАЧХ корректирующего устройства по входу Mc:

Проверить правильность построения графика ЛАЧХ корректирующего устройства можно, сложив его с графиком ЛАЧХ неизменяемой части системы. Если в итоге получится график желаемой ЛАЧХ, значит, график ЛАЧХ корректирующего устройства был построен верно.

В качестве корректирующего устройства применим интегро-дифференциальный усилитель:

Передаточная функция:

Для расчета воспользуемся формулами:

K=R3/R1

T1=(R1+R2)C1

T2=R2C1

T3=(R3+R4)C2

T4=R4C2

где

T1=0.025, T2=0.0012, T3=1, T4=0.5

Т.к был добавлен коэффициент усиления равный 140, то K=140, так же положим C1=100мкФ и получим следующие параметры:

R1=238 Ом

R2=12 Ом

R3=33.32 KОм

R4=33.33 KОм

L1= 42.92 L2=63.28

C1=100*10-6 Ф, C2=15*10-6 Ф

Асимтотическая ЛАЧХ, ЖЛАЧХ, ЛАЧХ корректирующего устройства по входу U0:

В качестве корректирующего устройства применим интегро-дифференциальный усилитель:

Передаточная функция:

Для расчета воспользуемся формулами:

K=R3/R1

T1=(R1+R2)C1

T2=R2C1

T3=(R3+R4)C2

T4=R4C2

где

T1=0.03, T2=0.0012, T3=1, T4=0.03

Т.к был добавлен коэффициент усиления равный 140.25, то K=140.25, так же положим C1=100мкФ и получим следующие параметры:

R1=288 Ом

R2=12 Ом

R3=40.392 KОм

R4=12.5 KОм

L1= 42.93 L2=105.25

C1=100*10-6 Ф, C2=24*10-6 Ф

При воздействии по входу F система будет состоять лишь из одного пропорционального звена, поэтому ей не требуется никакого корректирующего устройства.

Определение порядка астатизма САР и её добротности.

Порядок астатизма САР фактически равен числу интегрирующих звеньев:

1.  порядок астатизма равен 0.

2.  порядок астатизма равен 1.

3.  порядок астатизма равен 0.

Общий порядок астатизма системы равен 1, т.е. в ней нет статической ошибки.

Под добротностью САР понимается произведение всех её коэффициентов усиления, которое в нашем случае равно:

К=Куд = 6.3

Построение переходной функции САР при единичном ступенчатом воздействии. Оценка качества переходного процесса.

Уравнение САР в символической форме имеет вид:

Подключив последовательно корректирующее устройство, получим следующее:

Построим графики переходных процессов системы с корректирующими устройствами.

Для

Из данного графика переходной функции видно, что при ступенчатом воздействии на замкнутую систему по входу Uo заданные динамические свойства обеспечены, а именно: время регулирования составляет не более 0.2 сек.; величина перерегулирования – не более 20 %.

Для

Из данного графика переходной функции видно, что при единичном воздействии на замкнутую систему по входу Мс заданные динамические свойства обеспечены, а именно: время регулирования составляет не более 0.2 сек.; величина перерегулирования – не более 20%.

Из данного графика переходной функции видно, что при единичном воздействии на замкнутую систему заданные динамические свойства обеспечены, а именно: время регулирования составляет не более 0.2 сек.; величина перерегулирования – не более 20%

Исследование полученной динамической системы по критерию Найквиста

Критерий Найквиста, основанный на использовании частотных характеристик, позволяет судить об устойчивости замкнутой системы по ее амплитудно-фазовой характеристике в разомкнутом состоянии.

Согласно критерию Найквиста для того чтобы система была устойчивой необходимо чтобы годограф АФЧХ для функции (S)=1+R(S)/Q(S) не охватывал точки (-1,0) при изменении частоты от 0 до .

По задающему воздействию Uo - Wпu:

Согласно критерию Найквиста система является устойчивой, запас по амплитуде h=1.9, запас по фазе =400.

По моменту сопротивления Мс - Wпм:

Данная передаточная функция содержит интегрирующее звено и следовательно обладает астатизмом порядка 1. В этом случае годограф АФЧХ получается разомкнутым и уходит в бесконечность, в этом случае годограф необходимо достроить с помощью дуги радиуса R.

-1

1

1.91

Согласно критерию Найквиста система является устойчивой, запас по амплитуде h=1.91, запас по фазе =500.

11

Соседние файлы в папке Курсовые