Задание на работу

Работа добавлена на сайт samzan.net:

«Проектирование дискретной системы автоматического регулирования»

Расчетная работа по учебной дисциплине

"Устройства и Средства Радиоавтоматики"

Содержание.

Цель работы: проектирование дискретной системы радиоавтоматики по аналоговому прототипу, исследование ее показателей качества, оптимизация параметрической модели, адаптация системы к произвольному входному воздействию.

1.  Задание на работу. 

Вариант № 2

Кд	Ку	Кдв	Кум	i		Тэму	Тдв	мах	Тмах	мах
0.15	60	4	10	50	0.08o	0.05c	0.16 c	18 %	0.4 с	0.04о

 

1.  Структурная схема объекта исследования.

Структурная схема объекта исследования представлена на рисунке 1:

Рисунок 1 – Структурная схема.

Модель данной системы (без учета элемента “люфт”) в программе Simulink пакета Matlab будет иметь следующий вид – рисунок 2.

Рисунок 2 – Модель схемы в Matlab.

1.  Нахождение передаточной функции системы и ее исследование.

Передаточная функция разомкнутой системы:

,

где  Wy(p) = Ку – коэффициент передачи (усиления) усилителя;

Wэму(p)= Кум /(1+рТэму) – передаточная функция электромеханического усилителя;

Wдв(p) = Кдв / (р(1+рТдв)) – передаточная функция двигателя;

Wред(p)=1/i  - передаточная функция редуктора;

Wдиск(p)= Кд  – передаточная функция дискриминатора.

Рассчитаем общий коэффициент усиления разомкнутой системы:

Кобщ = КуКдвКэмуКд1/I =7,2

Тогда передаточная функция разомкнутой системы примет вид:

Рассчитаем частоты сопряжения:

Исследуем отклик системы (рисунок 2) на входное воздействие типа «скачок» - рисунок 3, и на воздействие в виде линейно-изменяющегося напряжения - рисунок 4.

 

Рисунок 3 – Отклик системы на воздействие типа “скачок”.

 Рисунок 4 – Отклик системы на линейно-изменяющееся воздействие.

Как видно из рисунков 3 и 4 отклик системы не удовлетворяет заданным параметрам Тмах и мах (см. пункт 1). Поэтому, для того чтобы получить требуемые значения этих параметров необходимо увеличить коэффициент усиления системы. Приблизительный требуемый коэффициент усиления можно рассчитать по формуле:

,

где g(t) – скорость изменения входного процесса.

Однако если просто увеличить коэффициент усиления схема станет неустойчивой – она войдет в генерацию (рисунок 5), поэтому, чтобы добиться требуемых заданием значений, необходимо использовать другой способ – синтезировать корректирующее звено.

Рисунок 5 – Отклик системы на входное воздействие типа “скачок” при требуемом значении коэффициента усиления.

1.  Построение логарифмических характеристик и синтез передаточной функции аналогового корректирующего звена.

Для синтеза корректирующего звена сначала построим ЛАХ заданной системы (все построения приведены в приложении А). Затем необходимо получить ЛАХ требуемой системы регулирования. Для этого на частотной оси отложим  = Ктреб. Далее через эту точку проведем прямую с наклоном - 20 дБ/октаву. Теперь поднимем ЛАХ заданной системы до полученной прямой, при этом сохраняя все частоты среза.

Далее по кривым запаса устойчивости по частоте и по фазе определим коридор запаса устойчивости среднечастотной зоны желаемой ЛАХ. L = 26 дБ,  = 75. По графику определим частоту среза:

Через ωс проведем прямую с наклоном - 20 дБ, которая на низкочастотном участке при пересечении с границей коридора устойчивости увеличивает наклон до –40 дБ. Далее, когда желаемая ЛАХ пересечет требуемую ЛАХ она уменьшит  наклон до –20 дБ, и далее пойдет по требуемой ЛАХ. В  высокочастотной области, когда желаемая ЛАХ пересечет границу коридора устойчивости она пойдет параллельно требуемой ЛАХ.

Для коррекции ЛАХ – доведения требуемой ЛАХ до желаемой – введем корректирующее звено. ЛАХ корректирующего звена будет выглядеть как результат вычитания желаемой ЛАХ из требуемой – рисунок 6.

Рисунок 6 – ЛАХ корректирующего звена.

Передаточная функция корректирующего звена имеет вид:

По построенной ЛАХ определяем:

Т1 = 1/0,316 = 16,667                          Т4 = 1/11,764 = 0,05

Т2 = 1/1,708 = 1,111                            T5 = 1/170,828 = 0,003

Т3 = 1/6,25 = 0,16

1.  Исследование системы автоматического регулирования с непрерывным корректирующим звеном.

Подставим корректирующее звено в исследуемую систему - рисунок 10:

Рисунок 10 – Исследуемая схема с корректирующим звеном.

Отклики полученной системы на входные воздействия представлены на рисунках 11 и 12.

Рисунок 11 - Отклик схемы с корректирующим звеном на воздействие типа “скачок”.

Рисунок 12 - Отклик схемы с корректирующим звеном на линейно-изменяющееся воздействие.

Как видно из результатов исследования величина перерегулирования составляет меньше  18%. Система входит в режим стабилизации за время  Тмах=0,4 с. Величина ошибки составляет =0,04. Результаты  исследования показывают, что параметры системы при входных воздействиях удовлетворяют заданным параметрам, причем коэффициент усиления системы равен Ктреб, при этом система остается устойчивой в отличие от случая представленного на рисунке 5. Следовательно, полученное корректирующее звено было синтезировано правильно и справляется со своими обязанностями.

1.  Исследование системы при введении элемента типа «Люфт».

Появление в САР нестабильного параметра, вызванного люфтом различных элементов системы (например, люфтом редукторов антенны при ее вращении), сводится к введению отдельного блока. Структурная схема исследуемой системы с блоком типа «люфт» приведена на рисунке:

Рисунок 8 – Исследуемая схема с корректирующим звеном и звеном типа «люфт»

Рассмотрим как реагирует система после введения «люфта» на стандартные воздействия:

Рисунок 9 – Отклик системы с «люфтом» на входное воздействие в виде единичного скачка

 

Рисунок 10 – Отклик системы с «люфтом»  на входное воздействие в виде линейно возрастающего напряжения

С вводом «люфта» заметных изменений параметров системы не наблюдается.

1.  Переход от передаточной функции аналогового корректирующего звена к ее дискретному эквиваленту.

Для проведения исследования системы в дискретном виде перейдем от передаточной функции корректирующего звена непрерывного вида (Wк(р))  к дискретному корректирующему звену (Wк(z)). Передаточная функция непрерывного корректирующего звена имеет вид:

Для перехода рассмотрим  отдельно первый множитель данной функции. Чтобы перейти к дискретной форме воспользуемся билинейным преобразованием:

Сделаем замену:

Тогда получим следующее:

Аналогично:

Расчет коэффициентов произведем также в программе Matlab. В результате получим:

1.  Исследование системы с дискретным корректирующим звеном.

Подставим полученное звено в исследуемую схему – рисунок 15, там же для сравнения разместим схему с аналоговым корректором.

Рисунок 15 – Исследуемая схема с дискретным корректирующим звеном.

Рассмотрим отклики полученной системы на входное воздействие типа “скачок” при различных значениях длительности импульсов τ генератора импульсов – 0.1Т, 0.5Т и 0.9Т (Т – период следования импульсов). Их графики представлены на рисунках 16, 17 и 18. На этих же графиках для сравнения представлены отклики системы с непрерывным корректирующим звеном.

Рисунок 16 - Отклик схемы с дискретным корректирующим звеном на воздействие типа “скачок” при τ = 0.1Т.

 

Рисунок 17 - Отклик схемы с дискретным корректирующим звеном на воздействие типа “скачок” при τ = 0.5Т.

 

Рисунок 18 - Отклик схемы с дискретным корректирующим звеном на воздействие типа “скачок” при τ = 0.9Т.

Сравнивая полученные результаты между собой, особой разницы в откликах при различных значениях τ я не заметил. Значения Тмах и мах практически не изменились.Отклик схемы с дискретным корректором на входное воздействие в виде линейно-возрастающего напряжения представлен на рисунке 19, причем отклик схемы с непрерывным звеном на это же воздействие полностью аналогичен.

Рисунок 19 - Отклик схемы с дискретным корректирующим звеном на линейно-изменяющееся воздействие.

1.  Заключение.

В данной работе была разработана структурная схема системы автоматического регулирования, определена её передаточная функция. Так как в исходном виде система не удовлетворяла заданным параметрам, то по ЛАХ системы была построена передаточная функция корректирующего звена. Затем был осуществлен переход непрерывной передаточной функции к дискретному корректирующему звену. Помимо этого был осуществлен анализ влияния люфта редуктора на параметры характеристик системы автоматического регулирования. В результате получен дискретный эквивалент системы автоматического регулирования, который удовлетворяет требуемым параметрам.

Таким образом, проанализировав проделанную работу можно сделать следующие выводы:

•  получить требуемые значения длительности переходного процесса и величины перерегулирования системы автоматического регулирования простым увеличением коэффициента усиления невозможно, так как система становится неустойчивой.
•  введение в систему корректирующего звена позволяет увеличить коэффициент усиления до требуемого значения без потери устойчивости системы, тем самым достигаются требуемые значения длительности переходного процесса и коэффициента перерегулирования.
•  применение дискретных корректирующих звеньев позволяет повысить точность работы системы, а также на практике важнейшим преимуществом цифровых систем является высокая стабильность их работы, в таких системах отсутствует дрейф нуля дискриминаторов и других устройств системы. Кроме того, в цифровых системах просто осуществляется перестройка их структуры и регулировка параметров.
•  наличие люфтов в механических частях системы автоматического регулирования приводит к ухудшению ее точностных показателей, что также необходимо учитывать при проектировании таких систем.

•  

1. тема ОС в наибольшей степени определяет облик всей вычислительной системы в целом
2. Новации и качество
3. Завдання заняття- виконання розрахунків статистичних оцінок даних вимірювань та перевірка гіпотез про но
4. Экономические характеристики эксплуатации самолета Ил-86
5. Обучение движению и верховой езде
6. Изучение химического равновесия и принципа Ле Шателье в 9 классе с использованием компьютера
7. Принципы международного права
8. на тему Программирование алгоритмов с линейной разветвляющейся и циклической структурами в среде Visul Bsi
9. реферат дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата економічних наук3
10. Социально-педагогическая работа с малыми неформальными группами учащихся
11. Доклад 1 История
12. Количество и размеры предприятий при совершенной конкуренции а Множество мелких предприятий никаких ог
13. тематичних наук Харків ~ Дисертацією є рукопис
14. Казанский федеральный Приволжский университет Институт истории Кафедра истории древнего мира и сре
15. Выполнение вычислений является одним из главных назначений электронных таблиц EXCEL
16. ВосточноСибирский государственный университет технологий и управления ФГБОУ ВПО ВСГУТУ П Р И К А З
17. АП Чехов Тоска
18. на тему Психология общения
19. Католическую Церковь Молим Тебя всемилостивый Боже чтобы Ты благоволили в мире и изобилии небесных бл
20. реферат дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата психологічних наук Київ ~4

Материалы собраны группой SamZan и находятся в свободном доступе