Контрольные вопросы

1. Приведите определение устойчивости системы.

2. Дайте определение характеристического уравнения.

3. Определите частотные критерии устойчивости.

4. Сформулируйте критерий Михайлова.

2. Методические рекомендации по курсовомупроектированию

Учебным планом по дисциплине «Основы автоматики и системы автоматического управления» для студентов, обучающихся по специальности 220500 «Проектирование и технология электронных вычислительных средств», предусмотрено выполнение курсового проекта, целью которого является закрепление теоретических знаний и приобретение практических навыков для самостоятельного решения вопросов, связанных с анализом и синтезом систем автоматического управления.

Содержание проекта включает следующие этапы:

1. Анализ заданной структурной схемы, ее преобразования для расчетов.

2. Определение передаточных функций системы для управляющего и возмущающего воздействий.

3. Проверка на устойчивость методами Гурвица и ЛАЧХ-ЛФЧХ. Оценка быстродействия системы относительно заданного значения. Определение граничного коэффициента усиления.

4. Построение статических характеристик системы. Определение статических ошибок.

5. Расчет и построение переходных процессов системы при изменении управляющего сигнала скачком. Оценка их качества.

6. Синтез системы: определение параметров регуляторов и фильтров, обеспечивающих в статике и динамике показатели технического задания.

7. Расчет и построение статических и динамических характеристик синтезированной системы.

2.1. Задание на проект

В курсовом проекте необходимо провести анализ и синтез автоматизированной электромеханической системы, структурная схема которой приведена на рис. 2.1, с учетом параметров, определяемых шифром задания. Исходные данные задания на проект определяются шифром из трех цифр, взятых из таблиц 2.1, 2.2, 2.3. Они отражают показатели исследуемой системы и являются номерами вариантов этих таблиц. Например, для шифра 118 следует:

• по первой цифре, соответствующей варианту 1 в таблице 2.1, структурная схема (рис. 2.1) не содержит токовой компенсации (К_KM = 0), компенсации ЭДС двигателя (К_KW = 0) и обратной связи по положению (К_ОСП = 0); ошибка стабилизации скорости на максимальном уровне должна быть не более 1%;

• для второй цифры шифра следует взять из варианта 1 таблицы 2.2 параметры структурной схемы: Т_М / Т_Э = 8; Т_П = 0,01; К_П = 40; Т_ОМ = 5 мс; Т_ОС = 5 мс; t_ПП < 0,08 с;

• для третьей цифры шифра по варианту 8 в таблице 2.3 параметры двигателя имеют значения: номинальная мощность Р_н =3,2 кВт; номинальный ток I_н = 18,4 А; активное сопротивление двигателя R_д = 1 Ом; активное сопротивление цепи якоря двигателя R_ц. я = 2 Ом; момент инерции системы J = 0,15 кгм²; скорость N_н = 1500 об/мин.

Таблица 2.1

Варианты структурных схем

Вариант	КМ	КW	ОСМ	ООС	ОСП	Δω, %	ΔL, %
1	–	–	+	+	–	1
2	+	–	+	+	–	5	–
3	–	+	+	+	–	5	–
4	+	+	+	+	–	2,5	–
5	–	–	+	–	+	–	2
6	+	–	+	–	+	–	2,5
7	–	+	–	+	+	–	1,5
8	–	–	+	+	+	–	4

Таблица 2.2

Варианты параметров структурных схем

Вариант	ТМ / ТЭ	ТП, с	КП	ТОМ, мс	ТОС, мс	tПП, с
1	8	0,01	40	5	5	0,08
2	5	0,02	40	4	5	0,15
3	4	0,008	40	2	4	0,05
4	3	0,005	40	0	4	0,2
5	2	0,01	25	3	5	0,05

Окончание табл. 2.2

Вариант	ТМ / ТЭ	ТП, с	КП	ТОМ, мс	ТОС, мс	tПП, с
6	4	0,2	25	0	10	0,15
7	1	0,02	40	4	4	0,2
8	2	0,25	25	0	10	0,25

Таблица 2.3

Варианты параметров двигателя

Вариант	Рн, кВт	Nн, об/мин	Iн, А	Rд, Ом	Rц. я, Ом	J, кгм^2
1	0,7	3000	4,3	5,3	10	0,015
2	0,45	1500	2,9	11,8	20	0,015
3	0,3	1000	2,0	16,6	34	0,042
4	1,5	3000	9,0	2,0	4,0	0,042
5	1,0	1500	6,0	4,0	8,0	0,058
6	7,0	750	42	0,54	1,0	1,4
7	10	1000	63	0,3	0,6	1,5
8	3,2	1500	18,4	1,0	2,0	0,15
9	6,0	3000	33	0,4	0,8	0,2
10	11,0	2000	60	0,2	0,4	0,8

Условия задания записываются с тремя подзаголовками:

• показатели частного варианта структурной схемы;

• параметры структурной схемы;

• номинальные данные двигателя.

Ряд параметров исследуемой структурной схемы следует рассчитать:

1) коэффициент обратной связи по току

К_ОМ = (2.1)

2) коэффициент полной компенсации момента

К_КМ = (2.2)

3) коэффициент обратной связи по скорости

К_ОС = ; (2.3)

4) коэффициент полной компенсации скорости двигателя

К_KW = (2.4)

Значения К_Д1, С, _н определяются ниже.

Два параметра, свойственные только обратной связи по положению, взяты для всех заданий одинаковыми:

• передаточное число редуктора от двигателя к механизму i=10;

• коэффициент чувствительности датчика положения К_ = 25 В/рад.

Номинальное напряжение якоря двигателя U_н = 220 В.