Курсовая работа: Расчет корректирующего устройства электромеханической системы автоматического управления

СОДЕРЖАНИЕ

Цель работы.............................................................................................................3

ВВЕДЕНИЕ..............................................................................................................3

1 Описание системы................................................................................................3

2 Задание на курсовую работу. 7

3 Задание 1. 8

4 Задание 2. 10

4.1 Расчет данных для построения ЛАХ.. 12

4.2 Определение желаемой и корректирующей передаточных функций. 13

ЗАКЛЮЧЕНИЕ. 19

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ.. 20

ЦЕЛЬ КУРСОВОЙ РАБОТЫ

Целью выполнения курсовой работы по дисциплине является закрепление навыков теоретического исследования систем автоматического управления на примере расчета корректирующего устройства, обеспечивающего заданный набор показателей качества автоматического управления.

ВВЕДЕНИЕ

Системы автоматического управления широко применяются в авиационно-космической технике. В рамках курсовой работы рассматривается автоматическая система сопровождения радиолокационных объектов по направлению. Задачей такой системы является управление лучом радиолокационной станции таким образом, чтобы направление луча совпадало с направлением на цель при ее перемещении в пространстве. Направление луча в любой момент времени, очевидно, определяется двумя углами: азимутом и углом места, поэтому САУ должна содержать два канала управления. С теоретической точки зрения разницы между управлением по азимуту и углу места нет, поэтому для простоты рассматривается только один канал управления лучом по углу азимута.

1 Описание системы

Схематичное изображение прототипа рассматриваемой системы приведено на Рисунке 1. В данном случае рассматривается задача управления азимутальным положением луча посредством некоторого условного задающего воздействия: требуемое положение луча локатора определяется не результатом измерения направления на цель (включение соответствующего радиолокационного измерительного элемента - углового дискриминатора - сильно усложнило бы картину), а угловым положением ротора потенциометрического датчика 1 на входе, т.е., по сути - величиной электрического напряжения U_i. Управление лучом локатора в данной системе производится посредством вращения параболической антенны 6 в азимутальной плоскости при помощи электрического двигателя 3 через редуктор (систему связанных шестерней 4), который понижает обороты двигателя и одновременно увеличивает вращающий момент («мощность») на валу, на котором закреплена антенна. В идеальном случае угловое положение луча антенны θ_о должно в точности повторять угловое положение ротора потенциометрического датчика θ_i. Для этого в САУ введена обратная связь: ось вращения антенны механически связана с осью измерительного потенциометра 5 таким образом, что угловое положение оси этого потенциометра всегда совпадает с угловым положением луча антенны в азимутальной плоскости. Если напряжения, формируемые задающим потенциометром 1 и измерительным потенциометром 5, совпадают, то задача управления считается идеально решенной, поскольку θ_о = θ_i, и ошибка управления равна нулю.

Рисунок 1.1 – Схема прототипа рассматриваемой системы

При несовпадении величин θ_о и θ_i , будут различными и напряжения потенциометров U_i и U_o; их разность ΔU=U_i - U_o усиливается при помощи усилителя 2, в котором конструктивно совмещаются дифференциальный усилитель (имеющий два входа и усиливающий разностную составляющую подаваемых на входы напряжений) и усилитель мощности, выходное напряжение которого обеспечивает вращение вала электродвигателя, и, в конечном итоге, вала, на котором закреплена антенна, в нужную сторону (направление вращения определяется знаком разности ΔU). До тех пор, пока θ_о ≠ θ_i , будет продолжаться вращение двигателя, причем скорость вращения будет пропорциональна ошибке: при большой разности углов, и, соответственно, напряжений U_i и U_o, на электродвигатель подается большое напряжение и его вращение будет происходить на больших оборотах, по мере приближения ошибки к нулю, скорость вращения будет снижаться.

Функциональная схема рассматриваемой электромеханической САУ представлена на Рисунке 2.

Рисунок 2 – Функциональная схема системы

2 Задание на курсовую работу

1. Этап 1. Проанализировать характеристики исходной заданной системы на предмет соответствия заданным требованиям: а) используя критерий Гурвица, определить устойчива ли система, если неустойчива, на этом выполнение этапа 1 завершается; если САУ устойчива, нужно проводить анализ далее: б) соответствует ли значение показателя колебательности системы заданному значению М, в) обеспечивается ли заданное в таблице время переходного процесса T_пп г) обеспечивается ли заданная величина ошибки при задающем воздействии θ_i(t)=Ω_it. Данные результаты можно получить как теоретическими выкладками (при желании студента), так и методом компьютерного моделирования в среде Simulink программного пакета Matlab (рекомендуется).

2. Этап 2. Выполнить расчет передаточной функции последовательного корректирующего устройства W_ку(p) для следящей системы с использованием метода логарифмических частотных характеристик в соответствии с нижеприведенными методическими указаниями.

Таблица 1 – Вариант задания