Система автоматического управления

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

• Синтез корректирующей обратной связи в управляющем устройстве системы управления.
• Определение эквивалентной ПФ исполнительного органа системы
• Построение желаемой ЛАЧХ

Еще статьи по технике и технологиям

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 ...