КуРаб7Вар_ТАУ


Содержание
Техническое задание…………………………………………………………..……...3
Введение……………………………………………………………………………….4
TOC \o "1-3" \h \z \u 1 Неустойчивая замкнутая система с единичной отрицательной обратной связью PAGEREF _Toc503937793 \h 5 1.1 Определение передаточных функции замкнутой системы PAGEREF _Toc503937794 \h 51.1.1 Передаточная функция разомкнутой системы PAGEREF _Toc503937795 \h 51.1.2 Передаточная функция замкнутой системы с единичной отрицательной обратной связью PAGEREF _Toc503937796 \h 6 1.2 Нахождение полюсов замкнутой системы PAGEREF _Toc503937797 \h 61.2.1 Характеристическое уравнение замкнутой системы PAGEREF _Toc503937798 \h 61.2.2 Определение полюсов передаточной функции PAGEREF _Toc503937799 \h 6 1.3 Оценка устойчивости линейной системы PAGEREF _Toc503937800 \h 61.3.1 Прямой метод PAGEREF _Toc503937801 \h 61.3.2 Косвенный метод PAGEREF _Toc503937802 \h 72 Устойчивая замкнутая система с единичной отрицательной обратной связью PAGEREF _Toc503937806 \h 9 2.1 Определение передаточных функции замкнутой системы PAGEREF _Toc503937803 \h 92.1.1 Передаточная функция разомкнутой системы PAGEREF _Toc503937804 \h 92.1.2 Передаточная функция замкнутой системы с единичной отрицательной обратной связью PAGEREF _Toc503937805 \h 9 2.2 Нахождение полюсов замкнутой системы PAGEREF _Toc503937807 \h 92.2.1 Характеристическое уравнение замкнутой системы PAGEREF _Toc503937808 \h 92.2.2 Определение полюсов передаточной функции PAGEREF _Toc503937809 \h 10 2.3 Оценка устойчивости линейной системы PAGEREF _Toc503937810 \h 102.3.1 Прямой метод PAGEREF _Toc503937811 \h 102.3.2 Косвенный метод PAGEREF _Toc503937812 \h 113 Определение динамических и статических характеристик устойчивой системы PAGEREF _Toc503937813 \h 12 3.1 Определение динамических характеристик устойчивой системы PAGEREF _Toc503937814 \h 12 3.2 Определим статические характеристики устойчивой системы регулирования PAGEREF _Toc503937815 \h 12Заключение PAGEREF _Toc503937816 \h 14Список использованных источников PAGEREF _Toc503937817 \h 15757555224155№ докум.
Подп.
Дата
Лист
2
5ЭПб3а2.2.07.000000ПЗ
00№ докум.
Подп.
Дата
Лист
2
5ЭПб3а2.2.07.000000ПЗ

Федеральное государственное бюджетное
образовательное учреждение высшего образования
«Комсомольский-на-Амуре государственный университет»
Факультет заочного и дистанционного обучения________________________
Кафедра___ЭПАПУ________________________________________________
Специальность (направление)_13.03.02_Электроэнергетика и электротехника профиль подготовки – Электропривод и автоматика______________________
ЗАДАНИЕ
на курсовой проект/работу
по курсу (дисциплине)_ «Теории автоматического управления»__________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
Выдано студенту Овсянников Ю. А.
Тема курсового проекта/работы (распоряжение № 19 от « 10 » _октября_2017г.)
____________Иследование временных и частотных характеристик __ _систем автоматического управления _____________________
Срок сдачи проекта/работы ___25.12.17____________________________
Исходные данные в соответствии с 7 вариантом задания.
Перечень вопросов, подлежащих разработке:
1) Определение передаточных функций замкнутой системы в разомкнутом и разомкнутом состоянии по управляещему воздействию;
2) Нахождение полюсов замкнутой устойчивой и неустойчивой системы;
3) Оценка устойчивости САУ с помощью прямого и косвенного метода;
4) Определение значений динамических и статических характеристик, временный график временных частотных характеристик.

Календарный план выполнения задания
Разделы курсового проекта/работы Дата выполнения
Определение передаточных функций замкнутой системы в разомкнутом и разомкнутом состоянии по управляещему воздействию. 05.11.17
Нахождение полюсов замкнутой устойчивой и неустойчивой системы. 12.11.17
Оценка устойчивости САУ с помощью прямого и косвенного метода. 26.11.17
Определение значений динамических и статических характеристик, временный график временных частотных характеристик. 16.12.17
Руководитель проекта, ________________ Гринфельд Г. М.______
(подпись) (Ф.И.О.)
должность, ученая степень ____________________________________
«____»___________ 2017 г.
Автор проекта, ____________ ___ Овсянников Ю. А.______
(подпись) (Ф.И.О.)
студент группы5ЭПб3а-2 «____»___________ 2017 г.

Введение
В курсовой работе рассматриваются методы исследования систем автоматического управления (САУ). Понимая управление каким-либо объектом, как процесс воздействия на него с целью обеспечения требуемого изменения его состояния. В настоящее время теория автоматического управления представляет собой единую научную базу для решения задач управления объектами различной природы: физической, химической, биологической и т.п.
730885260985№ докум.
Подп.
Дата
Лист
4
5ЭПб3а2.2.07.000000ПЗ
00№ докум.
Подп.
Дата
Лист
4
5ЭПб3а2.2.07.000000ПЗ
Цель курсовой работы – закрепить теоретический материал и освоить методику анализа САУ.
735330236220Изм.
Лист
№ докум.
ПодписьДата
Лист
5
5ЭПб3а2.2.07.010000ПЗ
Разраб.
Овсянников Ю.А
Провер.
Гринфельд Г. М.
Реценз.
Н. Контр.
Гринфельд Г. М.
Утверд.
1 Неустойчивая замкнутая система с единичной отрицательной обратной связьюЛит.
Листов
4
Кафедра ЭПАПУ
00Изм.
Лист
№ докум.
ПодписьДата
Лист
5
5ЭПб3а2.2.07.010000ПЗ
Разраб.
Овсянников Ю.А
Провер.
Гринфельд Г. М.
Реценз.
Н. Контр.
Гринфельд Г. М.
Утверд.
1 Неустойчивая замкнутая система с единичной отрицательной обратной связьюЛит.
Листов
4
Кафедра ЭПАПУ
Схема 1 – Структурная схема линейной САУ.
Таблица 1 – Таблица исходных данных.
W1(p) W2(p) W3(p) W4(p)

К1 = 4 К2 = 3 К3 = 2 К4 = 9
Т1 = 0.5 Т2 = 0.07 Т3 = 0.003 Т4 = 0.001

Схема 2 - Структурная схема исходной замкнутой линейной САУ.
1.1 Определение передаточных функции замкнутой системы1.1.1 Передаточная функция разомкнутой системы.
где QUOTE К=153 – коэффициент усиления системы.
1.1.2 Передаточная функция замкнутой системы с единичной отрицательной обратной связью
где W(р) — передаточные функции разомкнутой системы.
731520256540№ докум.
Подп.
Дата
Лист
6
5ЭПб3а2.2.07.010000ПЗ
00№ докум.
Подп.
Дата
Лист
6
5ЭПб3а2.2.07.010000ПЗ

1.2 Нахождение полюсов замкнутой системыДля определение полюсов передаточной функции, решаем характеристическое уравнение.
1.2.1 Характеристическое уравнение замкнутой системы.
1.2.2 Определение полюсов передаточной функции
1.3 Оценка устойчивости линейной системы1.3.1 Прямой методПроанализируем полюса передаточной функции.
2367489top00Рисунок 1.1 – Изображение полюсов на комплексной плоскости.
732790231775№ докум.
Подп.
Дата
Лист
7
5ЭПб3а2.2.07.010000ПЗ
00№ докум.
Подп.
Дата
Лист
7
5ЭПб3а2.2.07.010000ПЗ
Так как полюса р3, р4 не лежат в левой полуплоскости, то можно сделать вывод что исходная система неустойчива.

Рисунок 1.2 – Переходная функция исходной замкнутой системы.
График переходной функции также свидетельствует о том, что система неустойчива.
1.3.2 Косвенный методНеобходимое условие: положительность всех коэффициентов характеристического уравнения выполняется. Выполнение достаточного условия осуществим с использованием частотного критерия Найквиса. Данный критерий позволяет оценить устойчивость замкнутой системы по ее логарифмической амплитудно-частотной характеристике L(ω) и фазочастотной характеристике φ(ω) в разомкнутом состоянии. Данные характеристики приведены на рисунке 1.3.

Рисунок 1.3 - ЛАХ и ФЧХ разомкнутой системы.
738505228600№ докум.
Подп.
Дата
Лист
8
5ЭПб3а2.2.07.010000ПЗ
00№ докум.
Подп.
Дата
Лист
8
5ЭПб3а2.2.07.010000ПЗ
По ЛАХ определяем частоту среза системы:
.
Значение ФЧХ на частоте среза равно:
.
Так как значение ФЧХ на частоте среза <-1800, то, следовательно, достаточное условие не выполняется и система неустойчива.
При К=12 (коэфф. усиления системы) система становится устойчивой.
2.1 Определение передаточных функции замкнутой системы2.1.1 Передаточная функция разомкнутой системы.
где К=12 QUOTE К=153 – коэффициент усиления.
2.1.2 Передаточная функция замкнутой системы с единичной отрицательной обратной связью752475261620Изм.
Лист
№ докум.
ПодписьДата
Лист
9
5ЭПб3а2.2.07.020000ПЗ
Разраб.
Овсянников Ю.А
Провер.
Гринфельд Г. М.
Реценз.
Н. Контр.
Гринфельд Г. М.
Утверд.
2 Устойчивая замкнутая система с единичной отрицательной обратной связьюЛит.
Листов
3
Кафедра ЭПАПУ
00Изм.
Лист
№ докум.
ПодписьДата
Лист
9
5ЭПб3а2.2.07.020000ПЗ
Разраб.
Овсянников Ю.А
Провер.
Гринфельд Г. М.
Реценз.
Н. Контр.
Гринфельд Г. М.
Утверд.
2 Устойчивая замкнутая система с единичной отрицательной обратной связьюЛит.
Листов
3
Кафедра ЭПАПУ

где W(р) — передаточные функции разомкнутой системы.
2.2 Нахождение полюсов замкнутой системыДля определение полюсов передаточной функции, решаем характеристическое уравнение.
2.2.1 Характеристическое уравнение замкнутой системы.
2.2.2 Определение полюсов передаточной функции
2.3 Оценка устойчивости линейной системы2.3.1 Прямой метод743585285750№ докум.
Подп.
Дата
Лист
10
5ЭПб3а2.2.07.020000ПЗ
00№ докум.
Подп.
Дата
Лист
10
5ЭПб3а2.2.07.020000ПЗ


Рисунок 2.1 – Изображение полюсов на комплексной плоскости.
Так как все полюса лежат в левой полуплоскости, то можно сделать вывод, что система устойчива.

Рисунок 2.2 – Переходная функция замкнутой системы.
График переходной функции также свидетельствует о том, что система устойчива.
2.3.2 Косвенный метод736600264795№ докум.
Подп.
Дата
Лист
11
5ЭПб3а2.2.07.020000ПЗ
00№ докум.
Подп.
Дата
Лист
11
5ЭПб3а2.2.07.020000ПЗ
Необходимое условие: положительность всех коэффициентов характеристического уравнения. Выполнение достаточного условия осуществим с использованием частотного критерия Найквиса. Данный критерий позволяет оценить устойчивость замкнутой системы по ее логарифмической амплитудно-частотной характеристике L(ω) и фазочастотной характеристике φ(ω) в разомкнутом состоянии. Данные характеристики приведены на рисунке 2.3.

Рисунок 2.3 - ЛАХ и ФЧХ разомкнутой системы.
По ЛАХ определяем частоту среза системы:
.
Значение ФЧХ на частоте среза равно:
.
Так как значение ФЧХ на частоте среза больше -1800, то следовательно достаточное условие выполняется и система устойчива. Запас устойчивости по фазе составляет:
.
3.1 Определим динамические характеристики устойчивой системыПо графику переходной функции системы h(t) определим время регулирования и перерегулирование (рисунок 2.2)
Продолжительность переходного процесса на 5% зоне равна tпп=0,4с.
Перерегулирование:
σ=Кmax-КустКуст∙100%=1,1703-0,92330,9233∙100%=26,75%.
751840204470Изм.
Лист
№ докум.
ПодписьДата
Лист
12
5ЭПб3а2.2.07.030000ПЗ
Разраб.
Овсянников Ю.А
Провер.
Гринфельд Г. М.
Реценз.
Н. Контр.
Гринфельд Г. М.
Утверд.
3 Определение динамических и статических характеристик устойчивой системыЛит.
Листов
2
Кафедра ЭПАПУ
00Изм.
Лист
№ докум.
ПодписьДата
Лист
12
5ЭПб3а2.2.07.030000ПЗ
Разраб.
Овсянников Ю.А
Провер.
Гринфельд Г. М.
Реценз.
Н. Контр.
Гринфельд Г. М.
Утверд.
3 Определение динамических и статических характеристик устойчивой системыЛит.
Листов
2
Кафедра ЭПАПУ
3.2 Определим статические характеристики устойчивой системы регулированияПоскольку в прямом канале системы нет интегрирующего звена данная система является статической системой. Следовательно среди корней характеристического уравнения разомкнутой системы нет нулевых полюсов. В такой системе при подаче на вход системы единичного ступенчатого сигнала, коэффициент ошибки по положению будет равен:
.
При увеличении коэффициента усиления ошибка по положению
уменьшается, но при этом ухудшаются динамические свойства системы, а при увеличении коэффициента усиления больше ккр система становится неустойчивой.
751840264795№ докум.
Подп.
Дата
Лист
13
5ЭПб3а2.2.07.030000ПЗ
00№ докум.
Подп.
Дата
Лист
13
5ЭПб3а2.2.07.030000ПЗ

ЗаключениеВ курсовой работе были изучены методы теории управления, обеспечивающие необходимые статические и динамические показатели качества регулирования системы путем введения в нее корректирующих звеньев.
Заданная в курсовой работе САУ, при изучении получилась неустойчивая. Для того, чтобы система стала устойчивая, мы уменьшили коэффициент усиления (К). Тем самым добились устойчивой системы, при которой после прекращения сигнала на входе, через 0,4с. наступит состояния покоя САУ.
688340257810№ докум.
Подп.
Дата
Лист
14
5ЭПб3а2.2.07.000000ПЗ
00№ докум.
Подп.
Дата
Лист
14
5ЭПб3а2.2.07.000000ПЗ

Список использованных источников1. Бородакий, Ю. В. Основы теории управления. Исследование и проек- тирование / Ю. В. Бородакий, Ю. Г. Лободинский – М.: Радио и связь, 2004. – 254 с.
2. Власов, К. П. Теория автоматического управления. Учебное пособие / К. П. Власов – X.: Изд-во Гуманитарный центр, 2007. – 526 с.
3. Востриков, А. С.Теория автоматического регулирования: Учеб. Посо- бие / А. С. Востриков, Г. А. Французова – Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2003. – 364 с.
4. Гринфельд, Г.М. Теория автоматического управления : Учеб. пособие / Г.М. Гринфельд. - Комсомольск-на-Амуре .: КнАГТУ., 2015. – 114 с
5. Гудвин, Г. К. Проектирование систем управления / Г. К. Гудвин, С. Ф. Гребе, М. Е. Сальгадо – М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2004. – 911 с.
6. Мирошник, И. В. Теория автоматического управления. Линейные си- стемы / И. В. Мирошник – СПб.: Питер, 2005. – 336 с.
680720236855№ докум.
Подп.
Дата
Лист
15
5ЭПб3а2.2.07.000000ПЗ
00№ докум.
Подп.
Дата
Лист
15
5ЭПб3а2.2.07.000000ПЗ


Приложенные файлы

  • docx 18048556
    Размер файла: 303 kB Загрузок: 0

Добавить комментарий