Исследование системы автоматического регулирования (САР) расхода воздуха через фильтр

Автор работы: Пользователь скрыл имя, 06 Ноября 2012 в 23:56, курсовая работа

Описание работы

Исследовать заданную САР, объект регулирования который представлен структурной схемой (рис. 1.1), состоящей из звеньев с соответствующими характеристиками (табл.1.1). В качестве регулятора выбрать ПИД-регулятор, передаточная функция и численные значения настроек приведены в табл. 1.2. Рассчитать оптимальные настройки аналогового регулятора при соответствующих показателях переходного процесса (табл. 1.3).

Содержание работы

1. Задание на курсовую работу 3
2. Анализ динамических характеристик объекта управления 5
2.1. Анализ структурной схемы и составление передаточной функции объекта регулирования 5
2.2. Построение временных характеристик объекта управления 5
2.3. Построение частотных характеристик объекта управления 7
2.4. Оценка устойчивости объекта управления 10
2.4.1. Анализ устойчивости объекта управления по переходной характеристике 11
2.4.2. Анализ устойчивости объекта управления корневым критерием (критерием Ляпунова) 11
2.4.3. Анализ устойчивости объекта управления критерием Рауса – Гурвица 12
2.4.4. Анализ устойчивости объекта управления критерием Михайлова 13
3. Исследование динамических характеристик разомкнутой системы управления 15
3.1. Анализ передаточной функции разомкнутой системы управления 15
3.2 Построение переходной характеристики разомкнутой системы управления 15
3.3. Построение частотных характеристик разомкнутой системы управления 17
3.4. Анализ устойчивости разомкнутой системы управления 19
3.4.1. Анализ устойчивости разомкнутой системы управления критерием Ляпунова 19
3.4.2. Анализ устойчивости разомкнутой системы управления критерием Рауса – Гурвица 19
3.4.3. Анализ устойчивости разомкнутой системы управления критерием Михайлова 20
4. Исследование динамических характеристик замкнутой системы управления 22
4.1. Анализ передаточной функции замкнутой системы управления 22
4.2. Построение переходной характеристики замкнутой системы управления 22
4.3. Построение частотных характеристик замкнутой системы управления 23
4.4. Анализ устойчивости замкнутой системы управления 25
4.4.1. Анализ устойчивости замкнутой системы управления критерием Ляпунова 25
4.4.2. Анализ устойчивости замкнутой системы управления критерием Рауса – Гурвица 26
4.4.3. Анализ устойчивости замкнутой системы управления критерием Михайлова 27
5. Расчет оптимальных настроек регулятора 29
Выводы 33
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 34

Файлы: 1 файл

ОТУ.docx

— 7.08 Мб (Скачать файл)

Обычно переходной процесс характеризуется  степенью устойчивости η и колебательностью μ:

Эти два показателя должны обеспечиваться расположением полюсов  независимо от порядка замкнутой  системы.

Для определения величины радиус-вектора, распределения корней используют уравнение:

Для соотношения местоположения корней с порядком характеристического  уравнения замкнутой системы  определяют углы радиус-векторов, ться величиной:

Отсюда следует, что задавая  величину колебательности μ, степень устойчивости η и зная порядок замкнутой системы, можно определить координаты корней характеристического уравнения из соотношений . Координаты х и у соответствуют действительным и мнимым частям корней характеристического уравнения: . Следовательно, корни характеристического уравнения замкнутой системы будут иметь вид:

, или, в случае действительных  корней  .

Характеристическое уравнение  при этом будет определяться как  произведение:

Сравнивая полученное характеристическое уравнение с исходным, приравниваем коэффициенты при одинаковых степенях и рассчитываем неизвестные коэффициенты уравнения, являющиеся настройками регулятора. В результате расчетов получили следующие значения:

,  ,  , 

       

Характеристическое уравнение  при заданных степени устойчивости и колебательности запишется в виде:

Исходное характеристическое уравнение:

Приравнивая коэффициенты уравнений  при соответствующих степенях переменных, получим искомые значения настроек регулятора.

 
 

Построим переходной процесс  с рассчитанными оптимальными настройками  регулятора (рис. 18).

Рис. 18. Переходной процесс замкнутой  системы управления с оптимальными настройками регулятора.

Полученный переходной процесс  замкнутой системы управления носит  апериодический характер. Анализируя данный график можно установить:

Для системы с исходными настройками:

    • время регулирования
    • первое максимальное отклонение переходной характеристики
    • установившееся значение
    • перерегулирование
    • время 1-го максимума
    • время нарастания переходного процесса
    • интегральная ошибка
    • интегральная квадратичная ошибка

Для системы c рассчитанными настройками:

    • время регулирования
    • первое максимальное отклонение переходной характеристики
    • установившееся значение
    • перерегулирование
    • время 1-го максимума
    • время нарастания переходного процесса
    • интегральная ошибка
    • интегральная квадратичная ошибка

Откуда можно сделать вывод, что наиболее важным показателем  является максимальное перерегулирование, поэтому система с исходными  настройками регулятора лучше, чем  рассчитанная.

 

 

 

 

 

 

 

Выводы

Исследовав, заданную САР, пришли к выводу, что:

  1. При анализе переходные характеристик, выяснили, что заданный объект регулирования, и замкнутая система управления являются устойчивыми,  а разомкнутая система управления находится на границе устойчивости.
  2. Рассчитанные частотные характеристики объекта управления, разомкнутой и замкнутой систем управления представлены на рис. 3 – 5, 9 – 11, 14 – 16.
  3. При анализе устойчивости объекта регулирования, а так же разомкнутой и замкнутой САР критериями Ляпунова, Рауса-Гурвица и Михайлова, пришли к выводу, что объект регулирования, и замкнутая система управления являются устойчивыми,  а разомкнутая система управления находится на границе устойчивости
  4. Проведен расчет оптимальных настроек регулятора. Полученная система управления, как и заданная, не может использоваться на практике.
  5. Разомкнутая система регулирования не обладает удовлетворительным качеством регулирования, поэтому не может эксплуатироваться на практике

 

 

 

 

 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

  1. Брюханов В. П Теория автоматического управления. Высшая школа. - 2000. - 267 с.
  2. Егоров К.В. Основы теории автоматического управления. — М.: «Энергия», 1967.
  3. Ерофеев А.А. Теория автоматического управления. С.-П. «Политехника», 2003.
  4. Малай Г. П. Теоретические основы систем автоматического управления и регулирования. - Хабаровск: ХабИИЖТ 1992 - 48с.
  5. Бесекерский В.А., Попов Е.П. Теория систем автоматического управления. 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Высш. шк., 2003.
  6. Теория автоматического управления / Под. ред. А.А. Воронова. 3-е изд., перераб. и доп - М.: Высшая школа. - 1986. Ч. 1. - 304 с.
  7. Основы теории управления. Лабораторный практикум / JI.A. Коробова, Ю.С. Сербулов, Е.А. Шипилова - Воронеж.: «Научная книга». - 2005. - 96 с.

 


Информация о работе Исследование системы автоматического регулирования (САР) расхода воздуха через фильтр