МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

СУМСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

Кафедра комп`ютеризованих систем управління

КУРСОВА РОБОТА

з дисципліни “Теорія автоматичного управління”

на тему:

“Синтез систем з підпорядкованим регулюванням”

Виконав Тимченко А. М.

група СУ-01

Прийняв Павлов А. В.

Суми 2013

Зміст

Список умовних скорочень та позначень 3

Вступ 4

Мета та завдання курсової роботи 5

1.Розрахунок двигуна постійного струму як об'єкта управління 6

2.Складання рівняння тиристорного перетворювача 10

3.Розрахунок здавачів струму і частоти обертання ДПС 12

4.Синтез системи підпорядкованого регулювання управління електроприводу 13

4.1Розрахунок внутрішнього контуру за умови його налаштування на МО. 13

4.2Розрахунок внутрішнього контуру за умови його налаштування на СО. 16

4.3Розрахунок параметрів регулятора за умови налаштування зовнішнього контуру на МО. 18

4.4Розрахунок параметрів регулятора за умови налаштування зовнішнього контуру на СО. 20

Використана література 22

Додаток А 23

Додаток Б 24

Додаток В 25

Додаток Г 26

Список умовних скорочень та позначень

ТАУ – теорія автоматичного управління;

САУ – система автоматичного управління;

САР – система автоматичного регулювання;

МО – модульний оптимум;

СО – симетричний оптимум;

СІФР – система імпульсно-фазового регулювання;

ТП – тиристорний перетворювач;

ЕРС – електрорушійна сила;

ДПС – двигун постійного струму;

ПІ- регулятор – пропорційно-інтегруючий регулятор.

Вступ

Теорія автоматичного управління (ТАУ) вивчає принципи побудови систем автоматичного керування і закономірності процесів, що в них протікають, які вона досліджує на динамічних моделях реальних систем з урахуванням умов роботи, конкретного призначення та конструктивних особливостей керування об'єкта і автоматичних пристроїв, з метою побудови працездатних і точних системавтоматичного управління(САУ).

САУ можна розділити на дві характерні групи, які відрізняються одна від одної як за принципом управління, так і за особливостями функціонування, – розімкнуті САУ, що базуються на принципі керування за збуренням, і замкнуті САУ, які діють на основі принципу керування за відхиленням.

При відхиленні від стану рівноваги в надходженні та витратах енергії через дію збурень у системі виникає відхилення регульованої величини від заданого значення. Це приводить до включення в роботу регулятора, який намагається його зменшити, внаслідок цього виникає перехідний процес. Основним завданням ТАУ є оцінка поведінки САУ у перехідних режимах.

Важливим є дослідження поведінки САК у стані рівноваги, де визначаються статична точність та інші статичні характеристики системи.

Можна виділити основні особливості ТАУ:

1) оцінка САУ в перехідних режимах за характеристиками окремих ланок системи;

2) тісний взаємозв’язок в дослідженні питань динаміки і статики;

3) вивчення САУ, різних за своїми фізичними властивостями.

Отже, ТАУ можна визначити як науку, що вивчає статичні та динамічні властивості САУ, принципи побудови структурних схем, методи вибору параметрів на основі вимог якості системи.

Мета та завдання курсової роботи

Основною метою курсової роботи є отримання та закріплення відповідних знань і вмінь:

• з принципів побудови і синтезу САУ;

• з проведення математичного опису, моделювання та дослідження САУ;

• з проведення розрахунків з використанням обчислювальної техніки.

Завдання курсової роботи:

У структурній схемі автоматизованого електроприводу, схема якого наведена в додатку А, а вхідні параметри наведені в таблиці,

№ вар.	Rя, Ом	Lя, мГн	Uян,В	Iян, А	nн, об/хв	J, кг∙м^2	Iяmax/Iян=k
23	0.26	29	180	40	992	0.33	2.4

розрахувати передатні функції всіх ланок САУ, забезпечити налаштування внутрішнього та зовнішнього контурів регулювання на МО та СО, провести розрахунки відповідних регуляторів. Провести моделювання поведінки перехідних процесів у системі за умови ненавантаженого та навантаженого об’єкта управління. Провести розрахунок кута струмообмеження.

1. Розрахунок двигуна постійного струму як об'єкта управління

Для розрахунку використовуємо схеми двигуна постійного струму з незалежним збудженням (ДПС-НЗ), зображений на рис.1.1.

Рис.1.1. − Розрахункова схема ДПС-НЗ

Вихідною величиною в даному разі буде швидкість обертання ω, яка регулюється зміною напруги U, що подається до якірного кола двигуна. Таким чином, треба встановити в динаміці залежність ω=f(u). Для якірного ланцюга на основі закону Кірхгофа справедливе наступне рівняння:

(1.1)

де − індуктивність і активний опір кола якоря;

е_пр − проти ЕРС (електрорушійна сила) двигуна, яка рівна

Для режиму розгону двигуна можна записати рівняння динаміки у вигляді

де − відповідно динамічний, двигуновий і статичний моменти двигуна. Коли статичний момент невеликий, тобто, можна записати

,

звідки

, де J −момент інерції двигуна; с − стала струму; i_я– струм вякірномуланцюгу.

Підставляючи знайдене значення у рівняння електричної рівноваги кола якоря двигуна, після деяких перетворень отримаємо

. (1.2)

Введемо позначення:

(1.3)

Коефіцієнт двигуна визначимо за паспортними даними для номінального режиму в статиці.

В системі вимірювань СІ коефіцієнти с_е та с рівні між собою (с_е=с):

,

звідки

. (1.4)

Тоді при

Звідси:

Підставимо числові значення та обрахуємо:

При цьому рівняння динаміки двигуна постійного струму в операторній формі матиме вигляд:

Та остаточно передатна функція двигуна буде мати такий вигляд:

. (1.5)

Аналіз передаточної функції двигуна постійного струму з незалежним збудженням може бути представлений послідовним з'єднанням аперіодичної ланки першого порядку та інтегруючої ланки, охопленої від'ємним зворотним зв’язком за частотою обертання.

Рисунок 1.2 – Структурна схема двигуна постійного струму

З урахуванням наведеної структурної схеми двигуна отримуємо повний вираз для передаточної функції залежно від обох зовнішніх впливів:

Спростимо вираз зробивши заміни (1.3):

(1.6)