Силовой следящий привод

Тема 6 Силовой следящий привод

ОФ

Кафедра Автоматики и процессов  управления

 

 

 

Курсовая работа

по дисциплине

“Основы теории управления”

Вариант № 6

Выполнил:

гр. 9811

Преподаватель:  Л.Б. Пошехонов

 

СПбГЭТУ «ЛЭТИ»

2012г. 
ТЕМА 6

Рис.1

Структурная схема СУ

Рис.2

Операторы звеньев

Звено 1. Фильтр. W₁=1/(0.005s+1).

Звено 2. Коррекция последовательного типа. Исходная ПФ W₂=1/1.

Звено 3. Усилитель. W₃=100.

Звено 4. Усилитель мощности. W₄=10/(0.05s+1).

Звено 5. Двигатель. W₅=5/(1s+1)(0.05s+1).

Звено 6. Редуктор. W₆=0.002/s.

Звено 7. Датчик угла поворота. W₇=1/1.

Коэффициент передачи цифровой части  Kцч=1.

 

Функциональная схема исходной СУ представлена на рис.1. Структурная  схема приведена на рис.2. На предыдущих этапах проектирования обеспечены необходимые  астатизм и контурное усиление. Операторы и параметры всех звеньев (кроме корректирующего) изменению не подлежат.

Провести анализ качества исходной системы. При необходимости  обеспечить динамику СУ – т.е. качество переходного процесса.

Требования  к переходному процессу: перерегулирование s £ 10%.

 

 

1. Ввод в ЭВМ модели СУ с использованием программы CLASSiC-3

Структурная схема, представленная на рис.2, вводится в графическом редакторе  программы CLASSiC-3. Отрицательная обратная связь обеспечивается инвертированием знака входного порта звена 1.

 

Для контроля правильности ввода операторов звеньев приводится текстовая сводка модели:

Количество блоков: 7

Количество связей: 7

 

=========================================================

|            |     Передаточные функции      |         |

|   Блоки    |-------------------------------|  Связи   |

|            | Числитель |Знаменатель|Степень|          |

=========================================================

|    #1      |         1 |         1 |   0   | 2        |

| Вход       |           |     0.005 |   1   |          |

|------------|-----------|-----------|-------|----------|

|    #2      |         1 |         1 |   0   | 3        |

|------------|-----------|-----------|-------|----------|

|    #3      |       100 |         1 |   0   | 4        |

|------------|-----------|-----------|-------|----------|

|    #4      |        10 |         1 |   0   | 5        |

|            |           |    0.05 |   1   |          |

|------------|-----------|-----------|-------|----------|

|    #5      |         5 |         1 |   0   | 6        |

|            |           |     0.005 |   1   |          |

|            |           |      1.05 |   2   |          |

|------------|-----------|-----------|-------|----------|

|    #6      |     0.002 |         1 |   1   | 7        |

| Выход      |           |           |       |          |

|------------|-----------|-----------|-------|----------|

|    #7      |         1 |         1 |   0   | -1       |

=========================================================

2. Анализ характеристик исходной системы

Корни характеристического полинома замкнутой СУ.

 

Корневая плоскость

Ном.Система

Нули:

Корни отсутствуют - полином нулевой  степени

Полюсы:

p1 = 6.709857 +117.040914j

p2 = 6.709857 -117.040914j

p3 = -527.709857 +118.415115j

p4 = -527.709857 -118.415115j

Абсолютное затухание: 3.347

Относительное затухание: 11.939

 

График переходного  процесса приведен на рис.3

 

Рис.3

 

Показатели качества переходного процесса.

Установившееся значение: 0.9677

Время регулирования: 0.8864 с.

Перерегулирование: 70.35%

 

Выводы о поведении  исходной СУ и о необходимости синтеза динамики.

   По графику  переходного процесса видно что  процесс расходящийся и нуждается  в корректировке.   
3. Синтез оператора корректирующего устройства

(выполняется  совместно с преподавателем)

Порядок выполнения раздела 3

3.1. С использованием  программы CLASSiC-3 cтроится ЛАХ Lисх(w) исходной разомкнутой системы на графике максимально возможного масштаба – см. рис. 4.

3.2. Средствами рисования WORD’а строятся линии частот сопряжения и строится асимптотическая ЛАХ (см. рис. 4).

3.3. Формируется  типовая  “желаемая” асимптотическая ЛАХ Lж(w), согласованная с ЛАХ исходной системы.

Требования к Lж(w):

• В диапазоне средних частот Lж(w) имеет наклон –20 дБ/дек в “коридоре” ±20 дБ;
• На высоких частотах (справа от участка с наклоном –20 дБ/дек) Lж(w) совпадает с Lисх(w);
• На низких частотах (слева от участка с наклоном –20 дБ/дек) Lж(w) совпадает с Lисх(w);

Желаемая асимптотическая ЛАХ средствами рисования WORD’а строится на рис. 4.

3.4. Строится асимптотическая  ЛАХ Lк(w) звена коррекции (на рис. 4).

3.5. По ЛАХ звена  коррекции записывается его ПФ Wк(s).

 

На рис.4 представлены ЛАХ Lисх(w), Lж(w) и Lк(w).

Рис. 4

 

Оператор звена коррекции

.

Для данной СУ

.

 

 

4. Анализ характеристик  скорректированной системы

4.1. Расчет ЧХ  разомкнутой СУ

Используется модель исходной разомкнутой СУ, в которой установлено начальное значение Wк=1/1. По ней строятся характеристики исходной разомкнутой системы. В окне Характеристики, Передаточные функции, вводится рассчитанный оператор Wк(s). В результате на графиках образуются характеристики разомкнутых исходной системы, скорректированной системы и звена коррекции.

На рис.5 построены указанные ЛАЧХ и ЛФЧХ.

Рис. 5

Вывод о соответствии ЛАЧХ, представленных на рис. 4 и рис. 5.

Совпадает.

 

Частотные показатели качества скорректированной СУ:

Частота среза: 43.9101 рад/с

Запас по фазе: 76.2885 град

Частота пи: 254.2672 рад/с

Запас по модулю: 18.5022 дБ

 

Запас по фазе показан  на рис.5.

4.2. Расчет характеристик  замкнутой СУ.

Оператор звена коррекции  вводится в структурную схему  системы. Для этого в окне характеристик  используются команды меню Расчеты, Обновить Вар.блок. Полученная скорректированная модель дополняется обратной связью и записывается в новый файл.

Снова рассчитываются характеристики уже замкнутой скорректированной  СУ.

На рис.6. показан переходный процесс в скорректированной  СУ. Отмечено время первого согласования t₁, характеризующее быстродействие системы.

 

Рис. 6

Показатели качества переходного процесса:

 

Время регулирования: 0.0542 с.

Перерегулирование: 1.72%

 

Вывод о соответствии требуемому качеству по динамике переходного  процесса:  Система соответствует требуемому качеству и динамике.

На рис.7 показана ЛАЧХ замкнутой системы и отмечена полоса пропускания wп.

Рис.7

Коэффициент связи полосы пропускания и быстродействия системы

t_р  = d/wп

d=0,056*66,8=3,74

Заключение

Была проанализирована исходная система. Произведен синтез корректирующего звена. И анализ скорректированной системы. В результате была получена система с требуемыми характеристиками.