Курсовая работа: Анализ и синтез линейной сиситемы автоматического управления

Содержание

Введение.......................................................................................................... 5

1 Термины и определения............................................................................... 6

2 Сокращения.................................................................................................. 7

3 Изучение основных характеристик САР..................................................... 8

3.1 Исходные данные................................................................................ 8

3.2 Преобразование структурной схемы и изучение основных характеристик САР....................................................................................... 8

4 Методы анализа и синтеза линейных систем управления......................... 11

4.1 Исходные данные.................................................................................. 11
4.2 Определение области устойчивых параметров системы..................... 11
4.3 Определение статической ошибки регулирования.............................. 16

4.4 Определение области параметров системы с апериодическим переходным процессом по критерию Эйлера........................................... 17

4.5 Вычисление интегральной оценки качества......................................... 19

4.6 Создание инвариантной по отношению к возмущающему воздействию САУ 20

5 Проектирование и настройка ПИД регулятора........................................ 23

5.1 Проектирование непрерывного ПИД регулятора............................... 23

5.2 Настройка параметров ПИД-регулятора............................................ 26

Заключение.................................................................................................... 31

Список использованных источников 32

Введение

Сфера применения теории автоматического управления включает в себя кроме анализа и синтеза линейных и нелинейных САУ еще и статистическую динамику, процессы управления движением летательных аппаратов, про­блемы игровых ситуаций, вопросы адаптации, теорию оптимального управле­ния, аналитическое конструирование приборов и регуляторов, а также исполь­зуется в сфере социальной деятельности человека.

Основной задачей курсового проекта является практическое использо­вание знаний, полученных в процессе изучения курса, развитие навыков ана­лиза и синтеза САУ, в расчете и выборе оптимальных параметров настройки регуляторов с пропорционально-интегрально-дифференциальным (ПИД) за­конами управления.

В курсовом проекте комплексно анализируются линейные системы управления, рассчитываются их области устойчивости по критерию Гурвица и апериодичности по критерию Эйлера, статические ошибки. Содержание проекта отвечает разделам курса, что позволяет выполнить его непосредствен-ную после проработки и усвоения определенного раздела, используя при этом соответствующие нормативные материалы.

1. Термины и определения

Теория автоматического управления – это часть кибернетики. Она изу­чает автоматическое управление техническими объектами.

Система автоматического управления – это совокупность объекта управ­ления и устройства управления.

Система автоматического регулирования – это автоматическая система с замкнутой цепью воздействия, в котором управление вырабатывается в ре­зультате сравнения истинного значения с заданным.

Автоматическое управление – это управление, осуществляемое без уча­стия человека.

Управление – это процесс воздействия на объект с целью обеспечения требуемого течения процессов в нем или требуемого изменения его состояния. Объект управления – устройство, требуемый режим которого должен поддерживаться извне специально организованными управляющими воздей-

ствиями.

Алгоритм управления – последовательность операций, которые должны быть реализованы техническими средствами в соответствии с получаемой ин­формацией и результатами промежуточных вычислений, чтобы обеспечить протекание технологического процесса в требуемом направлении.

Регулирование – частный вид управления, когда задачей является обес­печение изменения какого-либо параметра системы по определенному закону. Автоматическое регулирование осуществляется приложением управляющего воздействия к регулирующему органу объекта управления.

Входное задающее воздействие X (φ_из) – воздействие, подаваемое на вход системы или устройства и определяющее требуемый закон изменения ре­гулируемой величины Y.

Выходная регулируемая величина Y (φ_и) – выходной параметр процесса, который необходимо поддерживать постоянным или изменять по определен­ному закону.

1. Сокращения

САУ – системы автоматического управления; СС – следящие системы;

САР – система автоматического регулирования; ОР – объект регулирования;

ОУ – объект управления;

УУ – устройство управления;

КУ – компенсирующее устройство; ЗУ – задающее устройство;

АФЧХ – амплитудно-фазовая частотная характеристика ММ – математическая модель;

АФХ – амплитудно-фазовая характеристика; АЧХ – амплитудно-частотная характеристика; ПФ – передаточная функция;

САУ – система автоматического управления;

ПИД – пропорционально-интегрально-дифференцирующий; ПИ – пропорционально-интегрально;

ПД – пропорционально-дифференцирующий; ШИМ – широтно-импульсная модуляция; АИМ – амплитудно-импульсная модуляция.

1. Изучение основных характеристик САР

   1. Исходные данные

Исходные данные (вариант 047) для данного раздела представлены в таблице 1. Структурная схема (рис. 1) и передаточные функции звеньев пред­ставлены ниже.

Таблица 1 – Параметры звеньев

Передаточные функции звеньев:

𝑊1(p) = K1+T¹p,

𝑊2(p) = K2,

𝑊 (p) = K3.

3T2p3+T3p2+T4p+1

Рисунок 1 – Структурная схема САР