Целью расчета является развитие навыков проектирования типовых систем автоматического управления (САУ), включающих в себя объект управления (ОУ), исполнительный орган (ИО), датчик обратной связи (ДОС), управляющее устройство (УУ), последовательное корректирующее устройство (ПКУ), обеспечивающих в результате выполнения этапа синтеза структуры и параметров корректирующих устройств заданные показатели точности систем в установившихся и переходных режимах.
Расчет и проектирование автоматических систем выполняется по структурной схеме, полностью определяющей связи между отдельными элементами, а также статические и динамические свойства неизменяемой части системы. Определению подлежат передаточные функции (ПФ) параллельной корректирующей обратной связи в управляющем устройстве и последовательного корректирующего устройства всей системы.
Основным методом синтеза свойств некорректированной системы и синтеза структуры и параметров корректирующих устройств является частотный метод с построением желаемой логарифмической амплитудно-частотной характеристики (ЛАЧХ). После определения передаточных функций корректирующих устройств составляются схемы на операционных усилителях, реализующие полученные ПФ.
Для определения статических и динамических показателей скорректированной системы при отработке заданных управляющих и возмущающих воздействий составляется векторно-матричное описание системы, по которому на компьютере рассчитываются графики переходных процессов, позволяющих определить все необходимые показатели.
Сравнение заданных и рассчитанных значений показателей позволяет сделать вывод о правильности принятых решений и выполненных расчетов. В случае отрицательного результата проектирование системы продолжается.
Исходными данными для расчета проектируемых систем являются:
) характеристика сигнала управления и допустимая ошибка его отработки;
) показатели переходного процесса при отработке ступенчатого управляющего воздействия () или величина показателя колебательности М;
) статические (k) и динамические (Т) параметры объекта управления, датчика обратной связи, исполнительного органа, управляющего устройства.
Объект управления - система, в которой происходит подлежащий управлению процесс. Взаимодействие с ОУ происходит через входы (которые являются причинами появления процессов в ОУ) и выходы (которые являются процессами - следствиями)
Управление - процесс на входе объекта управления, обеспечивающий такое протекание процесов на выходе объекта управления, которое обеспечивают достижение заданной цели управления.
Цель - желаемое поведение процессов на выходе объекта управлениия.
Объекты:
§ управляемые
§ неуправляемые
Система автоматического управления (САУ) включает в себя объект управления и устройство управления.
Устройство управления - совокупность устройств, с помощью которых осуществляется управление входами объекта управления.
Регулирование - частный случай управления, цель которого заключается в поддержании на заданном уровне одного или нескольких выходов объекта управления.
Регулятор - преобразует ошибку регулирования ε(t) в управляющее воздействие, поступающее на объект управления.
Задающее воздействие - определяет требуемый закон регулирования выходной величины.
Ошибка регулирования - разность между требуемым значением регулируемой величины и текущим её значением.
Возмущающее воздействие - процесс на входе объекта управления, являющийся помехой управлению.
Математической моделью динамической системы принято называть совокупность аналитических выражений и алгоритмов, однозначно определяющих развитие процессов в системе, т.е. ее движение. В зависимости от типа сигналов различаются непрерывные и дискретные модели систем. В зависимости от используемых операторов - линейные и нелинейные, временные и частотные модели.
Задание для проектирования.
1) Синтезировать корректирующую обратную связь в управляющем устройстве системы управления.
) Определение эквивалентных ПФ и ЛАЧХ исполнительного органа системы.
) Построение желаемой ЛАЧХ и синтез последовательного корректирующего устройства.
) Анализ и сравнение полученных расчетных данных.
Анализ исходных данных.
Нам дано управляющее устройство - усилитель, математическая модель которого состоит из двух апериодических звеньев первого порядка.
Апериодическое
звено - инерционное звено, которое можно описать дифференциальным уравнением:
устройство корректирующий автоматический управление
,
где
-
входная величина,
-
выходная величина, k - коэффициент передачи, T - постоянная времени.
Передаточные функции звеньев первого порядка представлены ниже:
и
,
где
-
заданные параметры объекта управления.
Структурная схема, определяющая связи между отдельными элементами изображена на рисунке 1.
На структурной схеме изображены:
Звенья, параметры которых задаются уравнениями (к примеру, Wy1=ky1/(Ty1s+1) и т.д. - передаточные функции усилителя.). G(s) - входной сигнал, Y(s) - выходной. Wос - передаточная функция обратной связи, звено, корректирующее заданный сигнал.
Wку(s) - передаточная функция параллельной корректирующей связи.
Wпку(s) - последовательное корректирующее устройство всей системы.
Исходные данные, параметры k, T, представлены в таблице 1.
Вариант |
Параметры объекта |
Параметры ДОС |
Параметры Исполнительного органа |
Параметры управляющего устройства |
|||||||||
Kоб |
Тоб |
Kдоc |
Tдос |
Ки |
Ти |
Кос |
Ку1 |
Ту1 |
Ку2 |
Ту2 |
Куу |
Туу |
|
3 |
2.0 |
0.150 |
2.0 |
0.020 |
4.0 |
0.10 |
1.00 |
10 |
0.02 |
75 |
0.03 |
7.5 |
0.010 |
Расчет и оптимизация характеристик системы связи
Сообщение непрерывного источника передается цифровым методом
по каналу связи. В канале связи используются модуляция и помехоустойчивое
(корректирующее) кодирование. Необходимо дать описание процессов в отдельных
блоках заданной системы ...
Вычисление параметров усилителя мощности
Усилитель можно рассматривать как активный
четырехполюсник (Рис. 1), к входным зажимам которого подводится входной сигнал U1, а к выходным
присоединено сопротивление нагрузки Rн.
Рис. 1 Схема активного четырехполюсника
...