Синтез и построение системы управления динамическими объектами

Курсовой проект - Компьютеры, программирование

Другие курсовые по предмету Компьютеры, программирование

Скачать Бесплатно!
Для того чтобы скачать эту работу.
1. Пожалуйста введите слова с картинки:

2. И нажмите на эту кнопку.
закрыть



ная система описывает структуру исходного динамического процесса в передаточных функциях. Структура процесса имеет следующий вид

 

Рисунок 2 - Структура исходного динамического процесса

 

Исходя из того, что показатель астатизма pn выбираем пропорциональный регулятор.

Коэффициент передачи всей системы равен

 

kv = 1/c = 1/0,008 = 125;

kv = k1∙k2∙kp; (1.21)

kp = kv/ (k1∙k2) = 595,28.

 

Находим частоты сопряжения исходной разомкнутой системы

 

ωi = 1/Тi, где i = 1, 2, …,

тогда ω1 = 0,0227 с-1;

ω2 = 10 с-1;

ω3 = 40 с-1.

 

Передаточная функция всей системы будет иметь вид

 

Wпс (p) = W1 (p) ∙W2 (p) ∙Wр (p) (1.22)

 

1.4 Построение логарифмических амплитудно-частотных и фазочастотных характеристик

 

Построение ЛAЧХ и ЛФЧХ данной системы (см. приложение 1):

на оси ординат откладываем коэффициент передачи в децибелах

 

K (дб) = 20 lg kv = 20 lg 125 = 41,93 дб;

 

по оси абсцисс откладываем частоты;

поскольку знаменатель передаточной функции состоит из двух множителей с коэффициентом астатизма 1, то прямая проходящая через точку 41,93 на оси ординат, будет иметь наклон - 20 дб/дек до первой частоты сопряжения ω1. Следующая прямая имеет наклон +20 дб/дек по отношению к предыдущей (форсирующее звено). Третья прямая будет иметь наклон -20 дб/дек по отношению к предыдущей (апериодическое звено). Четвертая прямая будет иметь наклон -20 дб/дек по отношению к предыдущей (апериодическое звено) с продлением в область высоких частот.

ЛАЧХ и ЛФЧХ данной системы будут иметь следующий вид

 

L (ω) = 20 lg kv + 20 lg ω2 - 20 lg ω1 - 20 lg ω3;

φ (ω1) = - π +arctg ω1 - arctg ω2 -arctg ω3.

 

В результате построения частотных характеристик и сложения фазочастотных характеристик видим, что данная разомкнутая нескорректированая система не имеет запаса ни по амплитуде, ни по фазе, следовательно, необходимо строить корректирующее звено.

2. Синтез скорректированной квазистационарной системы

 

2.1 Построение желаемых логарифмических амплитудно-частотных и фазочастотных характеристик

 

При построении желаемой ЛАЧХ целесообразно выделить три области частот: область низких, область средних и область высоких частот.

В интервале низких частот вид ЛАЧХ указывает на порядок астатизма и статическую точность системы. При частотах, меньших первой сопрягающей частоты ЛАЧХ имеет наклон 20υ дб/дек, где υ - порядок астатизма системы.

Интервал средних частот лежит между первой и второй сопрягающими частотами, т.е.

 

ω1к ≤ ωср ≤ ω2к,

ω2к = (3 - 4) ∙ωср,

, (1.23)

,

 

где tр - время регулирования квазистационарной системы;

β - коэффициент, зависящий от величины перерегулирования σ%, определяемый по графику зависимости (рис.3).

Рисунок 3 - График зависимости коэффициента β (σ %)

 

Выбираем коэффициент β = 3.2, тогда

 

с-1;

ω2к = 3,5 ωср = 3,5 13,39 = 46,89 ≈ 47 с-1;

ω1к = 4,17 ≈ 4 с-1.

 

Таким образом, определив все частоты, строим желаемую ЛАЧХ из таких соображений:

В области низких частот наклон ЛАЧХ -40дб/дек, в области средних частот наклон ЛАЧХ имеет -20 дб/дек, в области высоких частот наклон ЛАЧХ совпадает с наклоном ЛАЧХ нескрорректированной системы, поскольку на переходной процесс она большого влияния не оказывает.

По виду желаемой ЛАЧХ строим фазочастотные характеристики.

 

2.2 Построение логарифмической амплитудно-частотной характеристики корректирующего звена системы

 

Учитывая то, что передаточная функция разомкнутой скорректированной системы определяется выражением.

 

Wск = Wнс (p) Wкз (p), (1.24)

 

получаем, что

 

Wкз (jω) = Wск (jω) /Wнс (jω). (1.25)

 

Прологарифмируем (1.25) и получим

 

lg Wкз (jω) = lg Wск (jω) - lg Wнс (jω). (1.26)

 

Из выражения следует, что ЛАЧХ корректирующего устройства квазистационарной системы равна разности ЛАЧХ скорректированной и нескоректированной системы равна разности ЛАЧХ скорректированной и нескорректированной ЛАЧХ соответственно. Таким образом, вычитая ординаты ЛАЧХ нескорректированной системы и ординат желаемой ЛАЧХ на частотах сопряжения, получим ординаты ЛАЧХ корректирующего устройства.

Передаточная функция корректирующего звена будет иметь вид

 

. (1.27)

3. Разработка структурной и принципиальной схем управления нестационарным динамическим объектом

 

3.1 Разработка структурной схемы устройства

 

Анализируя графики логарифмических амплитудно-частотных характеристик нескорректированной разомкнутой системы и корректирующего звена мы можем выделить основные блоки из которых состоит полученная система управления нестационарным динамическим объектом: нескорректированная система содержит форсирующее звено и два апериодических звена, а корректирующие звенья включаются в отрицательную обратную связь и делают нескорректированную разомкнутую систему замкнутой скорректированной системой управления нестационарного динамического объекта.

Структурная схема скорректированной замкнутой системы управления нестационарным динамическим объектом приведена на рис.4.

 

Рисунок 4 - Структурная схема замкнутой системы

 

3.2 Разработка и расчет принципиальной схемы

 

В качестве элементной базы для реализации структурной схемы замкнутой скорректированной системы управления выбираем операционный усилитель типа К140УД7, с параметрами

 

<

s