Синтез цифровой системы управления

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



МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Национальный исследовательский университет МИЭТ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Курсовая работа

Дисциплина: Теория автоматического управления

на тему

Синтез цифровой системы управления

 

 

 

 

 

 

 

Москва 2012

Содержание

модель управление схема объект

Исходные данные

Структурная схема объекта управления

Передаточная функция объекта управления

Уравнения состояния непрерывного объекта

Уравнения состояния дискретной модели объекта

Параметры цифрового регулятора состояния, обеспечивающего торможение за минимальное число тактов квантования

Параметры оптимального по быстродействию наблюдателя состояния и его структурная схема

Уравнения состояния (в развернутом виде) замкнутой цифровой системы и её структурная схема

Расчет и построение графиков сигналов в цифровой системе с наблюдателем и регулятором состояния

Список использованной литературы

Исходные данные

 

Тип двигателяМощность, ВтНапряжение, В Ток, АСкор.вращ., Об/минСЛ-261 Рн=24 Uн=110 Iн=0,5 n=3600Вращ.момент, Н*смМом-т инерции Кг*см2Сопротивление ОмИндуктивность мГн М=6,5 Jя=0,2 R=51 L=140

Объект управления - электрический привод с двигателем постоянного тока, описываемый уравнениями;

уравнение электрической цепи двигателя

 

u=E+i*R+L*di/dt

 

уравнение моментов

 

M=J*dw/dt

 

Уравнение редуктора

 

y=Kp*f

 

где u - напряжение на якоре двигателя [B]

i - ток якоря [А]

E=K1*w - ЭДС вращения [B]

M=K2*i - момент, развиваемый двигателем [Hм]

f - угол поворота вала двигателя [рад]

у - угол поворота вала редуктора (выход) [рад]

w=df/dt - угловая скорость [1/c]

Кр=1 - коэффициент передачи редуктора

R, L - сопротивление и индуктивность якоря [Ом], [Гн]

К1,К2 - конструктивные параметры двигателя [Bc/рад],[Hм/A]

 

K1=(Uн-Iн*R)/w

K2=M/Iн

J=Jя*2 ,

 

где Jя - паспортный момент инерции.

 

Управляющий сигнал-напряжение на якоре двигателя- u.

Выход объекта управления - у.

Измеряемый сигнал - у.

 

Составление структурной схемы объекта управления

 

Рассчитаем значения ωн :

 

с-1;

 

Рассчитаем коэффициенты K1 и K2:

 

(Вс/рад)

(Нм/А);

 

Для составления структурной схемы объекта управления, напишем систему уравнений, которая получается из исходных данных.

 

;

;

;

;

 

в итоге получаем следующую систему:

 

 

Структурная схема объекта управления:

 

 

Система дифференциальных уравнений в форме Коши:

 

 

 

 

 

где:

 

 

Определение передаточной функции объекта управления

 

В данном разделе мы определяем передаточную функцию, считая выходным сигналом угловую скорость ω.

Вернемся к основному уравнению:

 

,

 

подстановкой исходных данных приведем ее к удобному для нас виду:

 

,

.

 

Для нахождения передаточной функции вспомним ее определение. Передаточной функцией звена или системы называется отношение изображения выходного сигнала к изображению входного сигнала при нулевых начальных условиях. Передаточная функция представляет собой дробь, числитель которой является результатом замены производных степенями p правой части дифференциального уравнения, а знаменатель - левой.

Передаточная функция:

.

 

Перейдем к изображениям

 

 

после подстановки:

 

;

 

найдем J:

 

J=2Jя=0,4*10-4

 

Итак, получаем

 

.

 

В стандартном виде

 

.

 

Построение логарифмических и переходной характеристик объекта

 

Изображение переходной характеристики:

h(p).

 

Для построения переходной характеристики используем систему КАЛИСТО.

.В редакторе модели создаем необходимую модель:

очищаем редактор (F1,F9)

ставим линейный блок(F1);

обозначаем вход(F7) и выход(F8);

задаем параметры (Esc,F2,Enter):

 

P0=K=4.46, Q0=1,

Q1=2Tξ=0.07, Q2=T2=1.9*10-4

 

2.Выходим из редактора модели (Esc,F2,F6)

.Заходим в Переходные процессы

 задаем сигнал на входе 1(t);

 задаем время 0.5;

задаем шаг 0,01;

делаем расчет.

График переходной характеристики

 

Для построения ЛАЧХ и ЛФЧХ выходной сигнал будем брать не угловую скорость ω, а угол поворота вала двигателя f.

 

;

;

;

;

 

Для данного случая передаточная функция будет иметь вид:

 

.

 

В стандартном виде

 

.

 

Построения ЛАЧХ и ЛФЧХ также проводим при помощи системы КАЛИСТО. Для этого следуем ранее отмеченным пунктам, но вместо одного линейного блока вводим два. Второй блок имеет следующие параметры:

 

P0=K1=1, Q1=T1=1.

Завершив работу в редакторе модели, заходим в Частотные характеристики. Выбираем диаграмму (ЛАЧХ, затем ЛФЧХ), задаем диапазон частот (0-10000) и делаем расчет.

 

 

ЛАЧХ

 

ЛФЧХ

 

Составление уравнения состояния непрерывного объекта

 

, где

;

A=;

B= ;

.

 

Определе

s