КУРСОВЫЕ_ТАУ / ВОПРОСЫ_ПО_КУРСОВЫМ

1. Введение в ТАУ.

1.1 Передаточная функция (преобразование Лапласа), получение ее из ДУ динамики элемента (системы) при нулевых начальных условиях.

1.2 Структурная схема как форма математической модели САР, соединения элементов (звеньев) структурной схемы.

1.3 Описание динамики линейной системы: собственное движение – решение однородного ДУ при нулевых внешних воздействиях; движение при внешних воздействиях – управляющих и возмущающих.

1.4 Понятие об устойчивости системы, связь устойчивости с корнями ХарУр, выбор параметров для обеспечения устойчивоси, критерий устойчивости Рауса-Гурвица. Есть уравнения-условия для системы 3 и 4 (13) порядка.

1.5 Оценка качества регулирования по виду переходной характеристики регулируемой величины при единичном ступенчатом задающем или возмущающем воздействии. Понятие длительности п/п, перерегулирования, максимальной динамической ошибки, статической ошибки.

1.6 Грубая оценка качества регулирования при описании системы ДУ второго порядка (пренебрежение малыми постоянными времени, анализ дискриминанта ХарУр с Т_э, кси, определение Т_пп=3Т_э, Т_кол=2*пи*Т_э, зависимость перерегулирования сигма%=Ф(кси), нахождение статической ошибки САР дельта от внешних воздействий подстановкой в соответствующую ПФ р=0.

2. Система автоматического управления курсом судна.

2.1 Упрощенная схема авторулевого типа «Печора»: ГК(обратная связь), СД и СП –ЧП-МехДифф (штурвал на другой оси его - задатчик)-ВТ-БлокКоррекции(выход –напряжение)-ДатчикУгла-УсТока-ГидроДвигатель.

2.2 Структурная схема системы: передаточная функция (1/р), оценка влияния возмущений (волны, течение, ветер) эквивалентным углом перекладки руля, который оказывает на судно такое же воздействие. Зависимость ОМЕГА (угловая скорость изменения курса) от АЛЬФА (угол перекладки) при малых величинах – отражает переходная характеристика (тип судна, его нагрузка, условия движении) – считаем, что ОМЕГА=Ф(t) –линейная – интегрирующее звено – 1/Тр, где Т – физический смысл времени, за которое ОМЕГА достигнет 1 град/сек при перекладке руля на 1 град.

2.3 Динамика поворота ГидрД баллера (пропорц. одаче масла в силовой гидроцилиндр) – звено к₂/р. Хар-ка УТ – релейная трехпозиционная хар-ка: перкладка 3 – 5 град/сек, нечувствительность от помех – но она – причина статической ошибки рулевого привода. Ограничение +- 35…40град.

2.4 Закон регулирования к_п+к_д*р/(ТАУ*р+1)+1/Т_и*р – ПИД:

- ДЗ учитывает скорость изменения отклонения от заданного курса – звено РеальноДЗ, но считаем ТАУ=0;

- ИЗ изменяет управляющее воздействие АЛЬФА пока отклонение от курса будет = 0 – поэтому нет статической ошибки от возмущающего воздействия.

2.5 От кратковременных возмущений вводят ФНЧ с крутым спадом на границе полосы пропускания (зависит от порядка фильтра – здесь 2 – настройка зависит от погоды – иногда требуется изменить параметры ПИД).

2.6 Гирокомпас к₁, СД-СП к₃ и сельсины ВТ, ДУ к₄ – практически безинерционные.

2.7 Упрощенная структурная схема в режиме стабилизации небольшого угла перекладки (2-5) град в течение 1-2 сек за счет того, что 2 сек в 100-1000 раз меньше постоянной времени судна (примеры с танкером на 60 000 т). Если пренебречь такой малой инерционностью и зоной нечувствительности – то динамика определяется эквивалентным звеном 1/к₃.

Динамика системы зависит от ПРОИЗВЕДЕНИЯ коэффициентов передачи элементов контура управления, а не от их отдельных значений – можно ввести обозначение к_м=к₁/к₃ и принять к₄=1 – так уменьшим число параметров, которые надо учитывать при анализе динамики системы.

2.8 Анализ качества системы регулирования – первое требование к САР – устойчивость.

Приравниваем к 0 сумму числителя и знаменателя ПФ РАЗОМКНУТОЙ СИСТЕМЫ = ХарУр --- находим коэффициенты операторного (дифференциального) уравнения – из них по (13) для 4-й степени – условие устойчивости по Гурвицу – далее параметры в регуляторе (коэффициент передачи) выражаем через постоянные времени и известные коэффициенты модели объекта - смотрим как влияет на область устойчивости.

2.9 Оценка качества перех_проц по ХарУр колебательного звена, полагая отсутствие ФНЧ (Т_ф=0) – высокое качество п/п СИГМА=5% и длительность 3*Т_э – при КСИ=0,7 – получаем требуемое соотношение параметров к_п=к_д²*к_м/(2*Т).

2.10 По (4) находим зависимость ДЕЛЬТА ФИ от возмущения с ПД-регулятором, находим статическую ДЕЛЬТА ФИ (при р=0) Модель второго порядка допускает неограниченное увеличение к_п и к_д, но область устойчивости уменьшается с увеличением Т_ф. Оптимальные значения этих параметров определяют компьютерным моделированием.

2.11 Задание – уметь:

- указать на структурной схеме численные параметры согласно варианту;

- преобразовать структурную схему (без нелинейных элементов и т.д.), изменить параметры схемы по заданной максимальной скорости перекладки;

- построить переходные характеристики с обозначением показателей;

- строить и анализировать границы областей устойчивости;

- изменить параметры и рассчитать отклик;

- рекомендовать параметры регулятора при различных значения Т и Т_ф;

- строить статическую характеристику и графики п/п;

- проверить полученные на предыдущих этапах результаты на линейной математической модели, исследовать влияние изменений параметров.

1