Автоматическое управление

2014 год.
Автоматизация производственных процессов является одним из главнейших факторов повышения производительности общественно полезного труда и улучшения качества выпускаемой продукции. На этапе проектирования технологического процесса, установки, объекта должен быть выполнен синтез автоматической системы регулирования (АСР) по параметрам будущего объекта. При сооружении объекта необходимо смонтировать элементы АСР и установить настроечные параметры. На работающем объекте, пара-метры которого очень часто отличаются от проектных или существенно изменяются в процессе длительной эксплуатации, необходимо исследовать объект, построить его математическую модель в виде статической и динамической характеристик, произвести расчет параметров настройки выбранных регуляторов (а часто, и выбрать тип регулятора), установить эти параметры и оценить качество функционирования системы "объект - регулятор".
Даже из перечисления работ видно, что трудоемкость проектирования и исследования любых АСР значительна. Трудоемкость вычислений настолько велика, что часто за отведенное время невозможно уложиться с полным расчетом одной АСР, не говоря уже о вариантном переборе раз-личных АСР, о приобретении навыков в системе расчетов и о получении интуитивного понимания различных АСР. Поэтому решение поставленной задачи: за один фрагмент учебных занятий (лабораторные, практические занятия, курсовое проектирование) выполнить вариантный расчет АСР для заданного объекта (дифференциальными уравнениями, передаточной функцией или экспериментальными данными) - может быть найдено только на пути активного взаимодействия в системе "Пользователь - ЭВМ". Такая программа работ может быть дополнена экспериментальным исследованием реального объекта (или его модели, стенда) и настройкой рассчитанных параметров регулятора с проверкой работоспособности всей системы по заданным критериям качества.
Структурная схема исследуемой системы автоматического управления, согласно варианта задания, имеет вид
1 – Форсирующее звено первого порядка с коэффициентом усиления 1 и постоянной времени 1,1с;
2 – Апериодическое звено 1 порядка с коэффициентом усиления 7,7 и постоянной времени 3с;
3 – Усилительное (пропорциональное) звено с коэффициентом усиления 8;
4 – Апериодическое звено 1 порядка с коэффициентом усиления 8 и постоянной времени 1с.
Для определения эквивалентной передаточной функции системы определим передаточную функцию параллельного соединения звеньев 2 и 4
Наименьший показатель степени оператора р равен нулю, следовательно, система автоматического управления имеет астатизм нулевого порядка.
Характеристики для исследуемой системы строим в следующем порядке:
1) по имеющейся эквивалентной передаточной функции в операторной форме Wэ(р) переходим к эквивалентной передаточной функции в частотной форме, заменяя оператор р на единичный импульс j, получаем Wэ(j):
строим частотные характеристики для системы автоматического управления
- амплитудно-фазовую характеристику (АФХ) – зависимость между мнимой и действительной частями передаточной функции при изменении частоты;
- амплитудно-частотную характеристику (АЧХ) - зависимость амплитуды от частоты;
- фазо-частотную характеристику (ФЧХ) - зависимость фазы от частоты
А.В. Михайловым предложен частотный критерий, который основан на анализе характеристического уравнения замкнутой системы.
Логарифмическая амплитудно-частотная характеристика системы определяется формулой
Метод построения кривой переходного процесса заключается в том, что имеющуюся вещественную характеристику исследуемой системы заменяют на несколько прямоугольных трапеций.
Для того, чтобы определить частоту среза, вычтем из действительной части амплитудно-частотной характеристики постоянную составляющую, равную 93,0. Строим 2 трапеции на отдельной координатной сетке (аналогичной координатной сетке вещественной частотной характеристики системы), с учетом масштаба и знака.
Построение составляющей характеристики переходного процесса hi(t) от каждой вписанной трапеции осуществляем следующим образом
После создания всех таблиц строим графики h1(t) и h2(t) в одной координатной плоскости. Далее производим графическое суммирование всех составляющих для получения результирующей кривой переходного процесса h(t).
В данном курсовом проекте были затронуты вопросы, касающиеся: определения передаточной функции системы автоматического управления в операторной форме; вывода характеристического уравнения и определения степени астатизма; построения характеристик системы автоматики; оценки устойчивости системы по критерию Михайлова; построение логарифмических частотных характеристик; построения кривой переходного процесса.
В результате аналитического решения были получены выражения для передаточной функции системы. На их основе были построены амплитудно-фазовая, амплитудно-частотная и фазо-частотная характеристики системы. По критерию Михайлова установлено, что система является устойчивой. При помощи метода трапеций рассчитана переходная характеристика системы.

Защищена на 5.

Задание представлено в файле для ознакомления