125132 (Система автоматического регулирования давления в ресивере)
Описание файла
Документ из архива "Система автоматического регулирования давления в ресивере", который расположен в категории "". Всё это находится в предмете "промышленность, производство" из , которые можно найти в файловом архиве . Не смотря на прямую связь этого архива с , его также можно найти и в других разделах. Архив можно найти в разделе "курсовые/домашние работы", в предмете "промышленность, производство" в общих файлах.
Онлайн просмотр документа "125132"
Текст из документа "125132"
Федеральное агентство по образованию
Филиал государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Самарский государственный технический университет» филиал в г. Сызрани
Кафедра электротехники, информатики и компьютерных технологий
КУРСОВАЯ РАБОТА по дисциплине « Теория автоматического управления»
Тема : «Система автоматического регулирования давления в ресивере».
2008 год
Содержание
Техническое задание
Введение
1. Построение структурной схемы нескорректированной системы и определение передаточных функций её звеньев
2. Оценка точности и анализ качества исходной системы
3. Построение логарифмических амплитудно-частотных характеристик для исходной системы, желаемой и корректирующего звена
4. Синтез последовательного корректирующего устройства
5. Оценка точности и качества скорректированной системы с учётом ограничений выходного сигнала регулятора путём моделирования
Заключение
Библиографический список использованной литературы
Техническое задание
Техническое задание включает в себя сведения о принципе действия нескорректированной системы автоматического регулирования (САР), ее функциональную схему, параметры всех звеньев системы, характеристики входных и возмущающих воздействий, показатели качества проектируемой САР.
Для САР приводятся ограничение выходного сигнала электронного усилителя, требуемое значение выходного сигнала, максимальная относительная ошибка системы ν (в %), допустимое относительное перерегулирование σ (в%).
Требуется спроектировать следящую систему автоматического регулирования, удовлетворяющую заданным условиям. Исходная система состоит из набора неизменяемых устройств, необходимо рассчитать корректирующие устройства.
Давление в данной системе контролируется с помощью сильфонного датчика 3, выходная величина которого - перемещение Хс сильфона 5 однозначно зависит от разности сил
, где Fр - сила, создаваемая давлением Р; Fо - сила натяжения пружины 6, которое можно изменять винтом 7. Перемещение сильфона Хс с помощью потенциометрического преобразователя 4 преобразуется в электрический сигнал – напряжение U, которое усиливается электронным усилителем 8.
Выходной сигнал усилителя U, управляет электромагнитным приводом 9, связанным с заслонкой 2.
В данной САР сильфонный датчик выполняет функции воспринимающего, задающего и сравнивающего органов. Как воспринимающий орган он контролирует давление Р, преобразуя его в силу Fр. Задание требуемого давления в ресивере обеспечивается посредством силы Fо. Как сравнивающий орган сильфон обеспечивает сравнение величин Fо и Fр,в результате чего получается - сигнал рассогласования .
Динамические свойства объекта регулирования и элементов САР описываются следующей системой уравнений:
F р =кВ р- воспринимающий орган
- сравнивающий орган
-ресивер
- сильфон
- потенциометрический преобразователь
- усилитель
- электромагнитный привод совместно с заслонкой
Выходной сигнал электронного усилителя ограничен уровнем 48 В. Требуемое значение давления Р=500 кПа.
Результатом курсового проектирования должна быть скорректированная система параметры которой соответствуют параметрам, приведённым в задании.
Таблица 1
| Задание вариант | To | ko | T1 | T2 | kc | kв | kQ |
| kП | ky | T3 | k3 | ν | σ |
| c |
| c | c |
|
|
|
|
| c |
| % | % | ||
| 4-9 | 0.7 | 6 | 0.4 | 0.025 | 2.5 | 0.5 | 200 | 0.13 | 0.2 | 26 | 0.01 | 2 | 2 | 5 |
Введение
Задача синтеза системы автоматического регулирования заключается в выборе такой её структуры, параметров, характеристик и способов их реализации, которые при заданных ограничениях наилучшим образом удовлетворяют требованиям, предъявленным к системе.
Заданная часть проектируемой системы является исходной или нескорректированной САР. Параметры ее основных функциональных элементов известны. В такой постановке задача проектирования сводится к определению корректирующего устройства, обеспечивающего заданные показатели качества системы.
Наиболее простым, наглядным и хорошо разработанным инженерным методом синтеза САР является метод логарифмических амплитудных частотных характеристик (ЛАЧХ). Его идея основана на однозначной связи между переходным процессом в системе и ее ЛАЧХ. Исходя из этого, по заданным динамическим показателям и точности сначала строится желаемая ЛАЧХ, а затем путем графического построения осуществляется приближение к ней частотных характеристик исходной системы. В результате такой процедуры определяется ЛАЧХ корректирующего устройства.
Для синтеза САР необходимо выполнить ряд следующих задач:
1. Построение структурной схемы нескорректированной системы и определение передаточных функций её звеньев.
2. Оценка точности и анализ качества исходной системы (запаса устойчивости и быстродействия) с использованием пакета Control System Toolbox.
3. Построение желаемой ЛАЧХ.
4. Определение желаемых передаточных функций разомкнутой и замкнутой системы. Оценка показателей качества желаемой системы с использованием математического пакета МatLab.
5. Синтез последовательного корректирующего устройства (регулятора).
6. Реализация корректирующего устройства в виде аналогового и цифрового регуляторов
7. Оценка точности и качества скорректированной системы с учетом ограничений выходного сигнала регулятора путём моделирования с помощью пакета SIMULINK.
8. Построение и описание функциональной схемы скорректированной системы (с приведением параметров САР и её показателей качества).
1. Построение структурной схемы нескорректированной системы и определение передаточных функций её звеньев.
По заданной функциональной схеме (рис.1) составим структурную схему исходной системы . Она изображена на рис.2 :
Будем считать , что все звенья системы линейны . Таким образом , в рассматриваемой системе отпадает необходимость линеаризации и можно сразу приступить к определению передаточных функций динамических звеньев на основе их дифференциальных уравнений.
Запишем в общем виде передаточные функции каждого звена системы :
Прямой канал
ПФ сильфона :
ПФ потенциометрического преобразователя : 
ПФ усилителя : 
ПФ электромагнитного привода совместно с заслонкой
Ресивер является одновременно объектом регулирования и возмущающим воздействием , поэтому представим его в виде двух блоков с передаточными функциями :
;
;
Обратный канал
ПФ воспринимающего органа :
Передаточная функция двигателя записана в общем виде . Для определения типа сильфона исследуем его на колебательность , проверив следующее условие : 
.
Если оно выполняется , то сильфон является апериодическим звеном второго порядка , если не выполняется – колебательным звеном.
Для этого подставим значения Т 2 и Т1 из таблицы 1 в данное условие :
отсюда 
Мы видим , что условие выполняется , значит сильфон является апериодическим звеном второго порядка и его ПФ может быть записана в виде:
Для нахождения коэффициентов 
и 
воспользуемся соотношениями
Решим систему из двух линейных уравнений :
В результате получим и решим квадратное уравнение:
В итоге получаем :
; 
Сделаем проверку :
Найдём передаточную функцию разомкнутой системы исходя из передаточных функций её звеньев и структурной схемы нескорректированной системы ( рис.2) ;
Подставим в выражение численные значения коэффициентов и получим следующее :
2. Оценка точности и анализ качества исходной системы
Приведём систему к единичной обратной связи , тогда структурная схема нескорректированной системы приведённой к единичной обратной связи будет иметь вид:
