Динамический синтез систем автоматического управления (стр. 1 из 9)

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

Тема: "Динамический синтез систем автоматического управления"

Введение

Существует чрезвычайно большое разнообразие автоматических систем, выполняющих те или иные функции по управлению самыми различными физическими процессами во всех областях техники.

В данной курсовой работе производится динамический синтез следящей системы автоматического управления.

В следящей системе выходная величина воспроизводит изменение входной величины, причем автоматическое устройство реагирует на рассогласование между выходной и входной величинами. Следящая система имеет обратную связь выхода со входом, которая по сути дела, служит для измерения результата действия системы. На входе системы производится вычитание входного сигнала и сигнала с датчика обратной связи. Величина рассогласования воздействует на промежуточные устройства, а через нее на управляемый объект. Система работает так, чтобы все время сводить к нулю рассогласование.

В состав системы входят нелинейности, именно поэтому по характеру внутренних динамических процессов ее относят к нелинейным системам. По протеканию процессов в системе ее относят к непрерывным, т. к. в каждом из звеньев непрерывному изменению входной величины во времени соответствует непрерывное изменение выходной величины.

Для того чтобы линеаризованная система отвечала требуемым показателям качества в установившемся режиме и переходном процессе, она подвергается синтезу, а именно, в нее включается регулятор, который реализует выбранный закон управления. В интересах простоты расчета сводим задачу к такой форме, чтобы максимально использовать методы исследования обыкновенных линейных систем, т. к. теория и различные прикладные методы для них наиболее полно разработаны.

1. Синтез линейной системы

1.1 Анализ исходной системы

Рисунок 1.1 Функциональная схема замкнутой системы,

где

ЭС - элемент сравнения;

УМ – усилитель мощности;

ОУ – объект управления;

КС – кинематическая связь;

ДОС – датчик обратной связи;

Усилитель мощности предполагается безынерционным, но с ограниченной зоной линейности ±U_ВХ^max. В кинематической связи между ОУ и ДОС присутствует люфт (зазор) величиной 2D (рис. 1.2.).

Рисунок 1.2. – Нелинейные характеристики элементов

Передаточные функции ОУ и ДОС известны:

,

где

,

где

Составим структурную схему исходной системы:

Рисунок 1.3 Структурная схема исходной системы

Для линеаризации системы пренебрегаем наличием нелинейных эффектов, то есть, считаем, что:

- усилитель мощности имеет неограниченную зону линейности

- зазор (люфт) в кинематической связи "выход системы – датчик обратной связи" отсутствует и коэффициент передачи равен единице

Усилитель мощности, имея неограниченную зону линейности, будет иметь передаточную функцию вида:

,

где К_УМ – коэффициент передачи УМ.

Максимально выходное напряжение усилителя 110В, а зона нелинейности усилителя мощности по входу ±3В.

Тогда получим следующую структурную схему линеаризованной системы.

Uвх(S)

Uвых(S)