Синтез последовательного корректирующего устройства и оценка показателей качества переходных (стр. 1 из 2)
УО «БГУИР»
Кафедра: Конструирования
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
к курсовой работе
по
дисциплине: Теория автоматического управления
Тема: Синтез последовательного корректирующего устройства и оценка показателей качества переходных процессов
Выполнила: студентка гр. Р-05 Котова В.В.
Проверил: к.т.н. Касперов А.П.
2009 г.
Содержание
Введение
1. Задание на курсовую работу
2. Передаточные функции элементов нескорректированной САУ
3. Структурная схема САУ к структуре с единичной обратной связью
4. Коэффициент усиления разомкнутой системы
5. ЛАЧХ разомкнутой нескорректированной системы
6. Оценка устойчивости исходной нескорректированной системы
7. Определение требуемой ПФ корректирующего устройства и его электрической схемы
8. ПФ скорректированной системы в разомкнутом состоянии
9. Передаточная функция скорректированной системы в замкнутом состоянии
10. Результаты имитационного моделирования САУ на ЭВМ
Заключение
Литература
Введение
В теории систем автоматического управления синтезом называют технически обусловленное математическое обоснование структуры системы и определение ее оптимальных параметров.
В связи с трудностями, возникающими при полном синтезе САУ, чаще имеет смысл рассматривать задачу коррекции динамических и статических свойств уже имеющейся САУ.
Следует различать три основных метода коррекции динамических свойств линейных САУ.
При последовательной коррекции корректирующее устройство включают последовательно с элементами основного контура регулирования.
При прямой параллельной коррекции корректирующее устройство включают параллельно участку цепи управления, подлежащему коррекции.
Параллельные корректирующие устройства часто используются с целью введения в закон управления производных или интегралов от сигналов управления.
При введении местных обратных связей корректирующее устройство включают в цепь отрицательной обратной связи, которая охватывает избранные элементы САУ.
Применяемая в данной курсовой работе методика синтеза КУ ориентирована исключительно на минимально-фазовые системы, т.е. системы, у которых имеется однозначная зависимость между видом ЛАЧХ и ЛФЧХ, что позволяет судить о переходном процессе по одной ЛАЧХ.
1. Задание на курсовую работу по дисциплине «Теория автоматического управления»
1. Произвести синтез последовательного корректирующего устройства по логарифмическим частотным характеристикам для обеспечения заданных показателей качества системы автоматического управления электроприводом постоянного тока.
2. Рассчитать кривые переходных процессов в скорректированной системе при поступлении на вход сигналов
и 
.3. Произвести оценку показателей качества переходных процессов и сравнить их с заданными.
4. Построить ККП и логарифмические частотные характеристики скорректированной системы при помощи программы «Анализ».
5. Сравнить результаты построений вручную и на ЭВМ.
Исходные данные:
 |  | ||
 | |||
Рис.1. Структурная схема системы автоматического управления двигателем постоянного тока.
передаточная функция регулятора скорости; 
передаточная функция силового преобразователя,где Ксп=45 – коэффициент усиления преобразователя,
Тсп=0,0055 с – постоянная времени силового преобразователя;
передаточная функция датчика скорости,где КД=0,1 В*с – коэффициент усиления датчика;
передаточная функция двигателя постоянного тока с внутренним возбуждением, управляемого по якорной цепи.Необходимо синтезировать корректирующее устройство последовательного типа, обеспечивающего необходимые показатели качества, при следующем задании:
Uдн=110 В – номинальное напряжение двигателя;
Рдн=1,6 кВт – номинальная мощность двигателя;
nдн=2500 об/мин – номинальная частота вращения двигателя;
Iян=19,2 А – номинальный ток цепи якоря;
Rян=0,147 Ом – номинальное активное сопротивление цепи якоря;
J=0,04 кг*м2 – приведенный к валу двигателя суммарный момент инерции.
В результате синтеза необходимо получить следующие показатели качества.
- при изменении управляющего напряжения с постоянной скоростью V=10 В/с скоростная ошибка системы eск не должна превышать 0,1 В;
- перерегулирование при номинальном ступенчатом воздействии не должно превышать значения sзад=30%;
- время регулирования при номинальном ступенчатом воздействии не должно превышать значения tуст=0,9 с.
Производим синтез корректирующего устройства.
I. Конкретизируем передаточную функцию двигателя. Для этого определяем значение коэффициента усиления Кдв и электромеханической постоянной времени Тм.
1. Вычислим номинальную угловую скорость вращения вала двигателя:
, (1.1)2. Определим конструктивные постоянные двигателя:
, (1.2) 
, (1.3)где МДн - номинальный вращающий момент двигателя, определяемый:
, (1.4) 
,3. Определим искомые параметры Тм и КДв:
, (1.5)Теперь передаточные функции всех элементов нескорректированной САУ определены.
II. Приведем заданную структурную схему САУ к структуре с единичной обратной связью.
| Wку(p) |
| Wсп(p) |
| Wдв(p) |
| Wд(p) |
 |
Y  |  |  |
Рис.2. Структурная схема САУ двигателем постоянного тока, приведенная к единичной обратной связи.
В дальнейшем будем рассматривать замкнутую систему без учета звена с передаточной функцией
. Это допустимо, т.к. датчик скорости моделируется безынерционным элементом с передаточной функцией WД=КД и, следовательно, звено с передаточной функцией может только масштабировать выходную координату САУ, не меняя динамических параметров. Запишем передаточную функцию разомкнутой нескорректорованной системы 
, (1.6)Для рассматриваемого примера
,III. Определяем требуемый коэффициент усиления разомкнутой системы Крск, при котором обеспечиваются заданная точность в установившемся режиме.
,IV.Строим ЛАЧХ разомкнутой нескорректированной системы Lрнс с учетом требуемого коэффициента усиления Крск. Для этого предварительно находим:
,и частоты перегиба Lрнс
V. По логарифмическому критерию устойчивости оцениваем устойчивость исходной нескорректированной системы. Для этого по найденной ПФ разомкнутой САУ (1.6) строим ЛФЧХ системы.