Система автоматического регулирования

Система автоматического регулирования Содержание2Введение31.Общая часть1.Основные понятия2.Описание исходной схемы автоматического регулирования 3.Разработка функциональной схемы САР132.Расчетная часть1.Параметрический синтез и анализ одноконтурной САР1.Оценка возможности статического регулирования2.Оценка возможности астатического регулирования3.Исследование качества одноконтурной САР223.Разработка контура регулирования заданным параметром25Заключение27Список используемой литературы28 Введение Современная теория автоматического регулирования является основной частью теории управления. Система автоматического регулирования состоит из регулируемого объекта и элементов управления, которые воздействуют на объект при изменении одной или нескольких регулируемых переменных.

Под влиянием входных сигналов управления или возмущения, изменяются регулируемые переменные.

Цель же регулирования заключается в формировании таких законов, при которых выходные регулируемые переменные мало отличались бы от требуемых значений. Решение данной задачи во многих случаях осложняется наличием случайных возмущений помех. При этом необходимо выбирать такой закон регулирования, при котором сигналы управления проходили бы через систему с малыми искажениями, а сигналы шума практически не пропускались.

Теория автоматического регулирования прошла значительный путь своего развития. На начальном этапе были созданы методы анализа устойчивости, качества и точности регулирования непрерывных линейных систем. Затем получили развитие методы анализа дискретных и дискретно-непрерывных систем. Можно отметить, что способы расчета непрерывных систем базируются на частотных методах, а расчета дискретных и дискретно-непрерывных на методах z-преобразования. В настоящее время развиваются методы анализа нелинейных систем автоматического регулирования.

Нарушение принципа суперпозиции в нелинейных системах, наличие целого ряда чередующихся в зависимости от воздействия режимов устойчивого, неустойчивого движений и автоколебаний затрудняют их анализ. Еще с большими трудностями встречается проектировщик при расчете экстремальных и самонастраивающихся систем регулирования. Как теория автоматического регулирования, так и теория управления входят в науку под общим названием техническая кибернетика, которая в настоящее время получила значительное развитие.

Техническая кибернетика изучает общие закономерности сложных динамических систем управления технологическими и производственными процессами. Техническая кибернетика, автоматическое управление и автоматическое регулирование развиваются по двум основным направлениям первое связано с постоянным прогрессом и совершенствованием конструкции элементов и технологии их изготовления второе с наиболее рациональным использованием этих элементов или их групп, что составляет задачу проектирования систем.

Проектирование систем автоматического регулирования можно вести двумя путями методом анализа, когда при заранее выбранной структуре системы расчетным путем или моделированием определяют ее параметры методом синтеза, когда по требованиям, к системе сразу же выбирают наилучшую ее структуру и параметры. Оба эти способа получили широкое практическое применение и поэтому достаточно полно освещены в настоящей книге.

Определение параметров системы, когда известна ее структура и требования на всю систему в целом, относится к задаче синтеза. Решение этой задачи при линейном объекте регулирования можно найти, используя, например, частотные методы, способ корневого годографа или изучая траектории корней характеристического уравнения замкнутой системы. Выбор корректирующего устройства методом синтеза в классе дробно-рациональных функций комплексного переменного можно выполнить с помощью графоаналитических методов.

Эти же методы позволяют синтезировать корректирующие устройства, подавляющие автоколебательные и неустойчивые периодические режимы в нелинейных системах. Дальнейшее развитие методы синтеза получили на основе принципов максимума и динамического программирования, когда определяется оптимальный с точки зрения заданного критерия качества закон регулирования, обеспечивающий верхний предел качества системы, к которому необходимо стремиться при ее проектировании.

Однако решение этой задачи практически не всегда возможно из-за сложности математического описания физических процессов в системе, невозможности решения самой задачи оптимизации и трудностей технической реализации найденного нелинейного закона регулирования. Необходимо отметить, что реализация сложных законов регулирования возможна лишь при включении цифровой вычислительной машины в контур системы. Создание экстремальных и самонастраивающихся систем также связано с применением аналоговых или цифровых вычислительных машин.

Формирование систем автоматического регулирования, как правило, выполняют на основе аналитических методов анализа или синтеза. На этом этапе проектирования систем регулирования на основе принятые допущений составляют математическую модель системы и выбирают предварительную ее структуру. В зависимости от типа модели линейная или нелинейная выбирают метод расчета для определения параметров, обеспечивающих заданные показатели устойчивости, точности и качества.

После этого уточняют математическую модель и с использованием средств математического моделирования определяют динамические процессы в системе. При действии различных входных сигналов снимают частотные характеристики и сравнивают с расчетными. Затем окончательно устанавливают запасы устойчивости системы по фазе и модулю и находят основные показатели качества. Далее, задавая на модель типовые управляющие воздействия снимают характеристики точности. На основании математического моделирования составляют технические требования на аппаратуру системы.

Из изготовленной аппаратуры собирают регулятор и передают его на полунатурное моделирование, при котором объект регулирования набирают в виде математической модели. По полученным в результате полунатурного моделирования характеристикам принимают решение о пригодности работы регулятора с реальным объектом регулирования. Окончательный выбор параметров регулятора и его настройка выполняют в натурных условиях при опытной отработке системы регулирования.

Развитие теории автоматического регулирования на основе уравнений состояния и z-преобразований, принципа максимума и метода динамического программирования совершенствует методику проектирования систем регулирования и позволяет создавать высокоэффективные автоматические системы для самых различных отраслей народного хозяйства. Полученные таким образом системы автоматического регулирования обеспечивают высокое качество выпускаемой продукции, снижают ее себестоимость и увеличивают производительность труда. 1.

Общая часть

Общая часть . 1.1.

Основные понятия

В более общем случае, этот оператор может быть и нелинейным. Производственный процесс совокупность взаимосвязанных трудовых и техно... Значение управляемой величины, которое согласно заданию должно быть в ... Схему изображающую последовательность процессов внутри устройства или ... 1.2.

Описание исходной схемы автоматического регулирования

Объект регулирования лабораторного стенда представляет собой объект с ... При этом необходимо открыть заслонку, чтобы электронагревательный элем... Эти характеристики ОР дают возможность оценить степень связи между раз... Рис 1.2. оно не значительно, в дальнейшем им будем пренебрегать. Постоянная вре...

Разработка функциональной схемы САР

. Измерение и регулирование температуры осуществляется динамометрическим... Контур трехпозиционного регулирования. Объект регулирования по своим о... 2. Рис 2.

Расчетная часть

Расчетная часть . 2.1.

Параметрический синтез и анализ одноконтурной САР

Анализ САУ с элементами электроавтоматики осуществляется с помощью алг... К основным качественным показателям систем, которые определяются после... Максимальное перерегулирование hmax-hyhy здесь hmax-значение первого м... Частота колебаний 2Т здесь Т-период колебаний 5. Декремент затухания hmax-hy hmax-hy Важным показателем качества САУ яв...

Оценка возможности статического регулирования

Где WPр, WИМр, WPOр, WOPр, WИУр соответственно передаточные функции ре... На структурной схеме все воздействия сигнала следует указывать в преоб... Рис 6. Рис 7. на частоте среза ср фаза меньше 180, что характеризует устойчивость си...

Оценка возможности астатического регулирования

Оценка возможности астатического регулирования. Одним из признаков аст... Рассмотрим возможность ПИ-закона регулирования САР температуры. Для эт... Передаточная функция ПИ-регулятора имеет вид WPрК1Тр К20 Ти25 сек. ЛАЧХ и ЛФЧХ при астатическом регулировании. 2.1.3.

Исследование качества одноконтурной САР

Сигнал проходит через БРУ и размыкающие контакты SQ1 и SQ2 исполнитель... По каналу возмущающего воздействия величина ошибки определяется выраже... Абсолютная величина hmax определяется из кривой переходного процесса h... В ручном режиме управления ИМ проходит кнопками БРУ Больше или Меньше.... Таким образом, время регулирования определяет длительность быстродейст...

Заключение

Заключение Для рассчитываемой системы объекта произведены следующие расчеты Разработка функциональной схемы автоматического регулирования.

Получена передаточная функция и структурное преобразование схемы объекта управления. Построены частотные характеристики объекта управления. Произведена оценка возможностей статического объекта регулирования П-регулятор, а также оценка возможности астатического объекта регулирования ПИ-регулятор. Произведено исследование качества одноконтурной системы автоматического регулирования. Выполнено построение желаемых частотных характеристик скорректированной системы. Выполнен выбор и расчт корректирующего устройства.

Произведена оценка качества скорректированной системы. Выполнена разработка схемы контура регулирования заданным параметром. На основании проведенных расчетов можно сказать, что подбор корректирующего устройства произведен, верно, и отвечает показателям качества системы с произведенной коррекцией.

Список используемой литературы

Список используемой литературы . 1. И.Ю. Топчев Атлас для проектирования CAP 2. B.C. Чистяков Краткий справочник по теплотехническим измерениям 3. Н.Н.Иващенко Автоматическое регулирование 4. В.В. Черенков Промышленные приборы и средства автоматизации.