Методические указания к курсовому проекту по дисциплине локальные системы управления (стр. 1 из 7)

Министерство образования Российской Федерации

Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет

«ЛЭТИ»

Факультет компьютерных технологий и информатики

Кафедра автоматики и процессов управления

В.А.Терехов

Методические указания

к курсовому проекту по дисциплине

²ЛОКАЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ²

Санкт-Петербург

2002

ВВЕДЕНИЕ

Методические указания составлены в соответствии с рабочей программой дисциплины "Локальные системы управления" учебного плана специальности 210100 “Управление и информатика в технических системах” для студентов дневной и вечерней форм обучения.

Целью курсового проектирования является приобретение практических навыков расчета и компьютерного моделирования типовых локальных систем автоматического управления (САУ). В качестве примеров использованы системы промышленной автоматики с типовыми регуляторами, следящие системы воспроизведения углового перемещения и управления скоростью вращения вала электродвигателя, цифровая система программного управления, автоматическая система регулирования скорости электропривода, комбинированная следящая система − всего 10 тем.

Курсовой проект выполняется в два этапа.

На первом этапе (1-5 недели) на практических занятиях и самостоятельно выполняется предварительный расчет САУ, включающий в себя:

− составление в соответствии с предлагаемыми темами (см. ПРИЛО-ЖЕНИЕ) структурных схем объекта и замкнутой САУ и предварительный расчет параметров настройки САУ по заданным показателям качества с использованием рекомендованной методики расчета;

− составление программной модели исследуемой системы с примене-нием элементов SIMULINK пакета программ MATLAB^®. В качестве начальных условий и параметров модели используются данные предварительного расчета.

На втором этапе (6-12 недели) выполняется компьютерное моделирование локальной системы, исследуются ее динамические свойства при входных управляющих и возмущающих воздействиях, оценивается влияние малых изменений параметров объекта регулирования относительно расчетных значений и уточняются параметры настроек регулятора или корректирующего устройства ( “вторичная” оптимизация ЛСУ).

1. ОБЩИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

К ПРЕДВАРИТЕЛЬНОМУ РАСЧЕТУ

В заданиях на расчет приводятся функциональные схемы объектов и систем регулирования. Для элементов, образующих замкнутый контур регулирования, заданы передаточные функции (ПФ) и примерные диапазоны значений параметров ПФ.

Предварительный расчет локальной САУ включает в себя:

а) составление расчетной структурной схемы объекта регулирования (ОР) с включением в нее регулирующего органа (РО), датчика, измерительного преобразователя, модели возмущения и с учетом нелинейной статической характеристики одного из устройств системы;

б) расчет параметров ПФ изменяемой части ЛСУ, к которой относятся: типовой регулятор в темах 1- 5; регулятор скорости и тока в теме 9; электронный усилитель (ЭУ) с корректирующей RC- цепью в следящей системе (СС) (тема 6); усилитель постоянного тока (УПТ) и корректирующее устройство (КУ) в местной отрицательной обратной связи в следящей системе (тема 7); компенсирующий контур комбинированной следящей системы (тема 10); регулятор положения (РП) и скорости (РС) в цифровой системе программного управления (тема 8).

Предварительный расчет выполняется по усмотрению студента с применением любой из методик теория управления.

Исходные данные для расчета

1. В темах 1-5 принять передаточную функцию ОУ по возмущению

где

2. В структурных схемах САУ в темах 6,7 и 10 предусмотреть звено

отражающее влияние изменения момента (возмущения) на регулируемую величину скорость .При расчете и моделировании принять в темах 6,7 и 10:

где

постоянная времени якорной цепи ИД; электромеханичес-кая постоянная времени ИД, величина которой пропорциональна моменту инерции на валу двигателя с учетом моментов инерции двигателя и нагрузки с редуктором. Значения постоянных времени и выбирать из диапазонов: 0,01 [c]; 0,05 [c] при / .

3. При расчете и моделировании СС принять изменение

от 0 (отсутствие нагрузки) до 1 (номинальная нагрузка), т.е. возмущение соответствует единичной ступенчатой функции.

4. Допустимое значение ошибки воспроизведения входного воздейст-

вия

ограничить значением .

5. При моделировании СС в теме 7 с корректирующим звеном принять коэффициент связи

. Коэффициент связи учитывает связь тока якорной цепи ИД с напряжением на сопротивлении функциональной схемы СС управления скоростью.

6. При моделировании ЛСУ с учетом нелинейности одного из ее устройств принять статическую характеристику НЭ в виде характеристики усилителя с зоной нечувствительности

, насыщением и коэффициентом усиления в зоне линейности k = 1. Значение где максимальное значение сигнала на входе ЭМУ.

7. При составлении структурной схемы цифровой системы в теме 8 необходимо использовать эквивалентное представление внешне го цифрового контура (главная отрицательная обратная связь системы) непрерывными (аналоговыми) звеньями. Поэтому цифровые устройства на функциональной схеме в задании: импульсный реверсивный датчик положения (ДОС), логическая схема формирования им пульсов отработки (СФИО) углового перемещения

(выход системы), схема синхронизации (СС) и реверсивный счетчик (РСч), образующие элемент сравнения системы и преобразователь кода (последовательности импульсов ) в аналоговый сигнал (напряжение постоянного тока ) представляются непрерывными звеньями главной обратной связи с передаточными функциями соответственно (ДОС вместе с СФИО); . Элемент сравнения, образованный соединением СС и РСч, имеет коэффициент передачи, равный единице.

8. В задании темы 9 тиристорный преобразователь (ТП) описан непрерывной передаточной функцией, как и вся система в целом. При моделировании необходимо учесть влияние ограничения сигнала на выходе регулятора скорости.

9. Расчет параметров настроек типовых регуляторов в темах 1- 5 проводится с использованием прямых показателей качества:

и метода логарифмических частотных характеристик (ЛЧХ). Предварительный расчет САУ сводится к выбору параметров ЛЧХ регулятора для известных ЛЧХ остальных звеньев с тем, чтобы обеспечить принятые показатели качества.

10. Для расчета СС в теме 6 рекомендуется использовать метод эквивалентного гармонического воздействия

. В этом случае значение максимальной ошибки воспроизведения углового перемещения , максимальные значения производных (скорости и ускорения) выбрать из диапазонов: