-



   Анализ системы управления




doc.png  Тип документа: курсовая


type.png  Предмет: Коммуникации и связь


type.png  ВУЗ: Не привязан


size.png  Размер: 471.31 Kb

СОДЕРЖАНИЕ

1. Условие

2. Задание

3. - В в е д е н и е -

4. Анализ динамических свойств объекта управления

5. Анализ динамических свойств последовательного соединения исполнительного механизма и объекта управления

6. Разработка релейного регулятора

7. Выбор структуры и параметров

8. Выводы

9. Литература


1. УСЛОВИЕ

 

На рисунке 1.1 приведена структурная схема последовательного соединения исполнительного механизма и объекта управления.

 

В качестве исполнительного механизма используется механизм постоянной скорости с ограничением:

(1)

 
U=

Объект управления описывается передаточными функциями вида:

(2)

 
W1(S) = ;

(3)

 
W2(S) = ;

Численные значения параметров исполнительного механизма и объекᴛᴏʙ управления приведены в таблице 1


Таблица 1.1 - Численные значения параметров исполнительного механизма и объекᴛᴏʙ управления

0,20 1,00 1,00 1,80 2,90 0,80 0,80

2. ЗАДАНИЕ

 

1.                Провести анализ динамических свойств объекта управления при скачкообразном изменении U от 0 до 70 В при t=0.

2.                Провести анализ динамических свойств последовательного соединения исполнительного механизма и объекта управления при скачкообразном изменении Up от 0 до 70 В при t=0 до -70 при t=40c.

3.                Сконструировать релейный регулятор, обеспечивающий перевод объекта из начального состояния Хн=0 в конечное состояние Хк=40В.

4.                Выбрать структуру и численные значения параметров регулятора таким образом, чтобы в замкнутой системе регулирования имели место плавные (без перерегулирования) и быстрые переходные процессы, а ошибка регулирования в установившемся состоянии не превышает  3,5 В


3. ВВЕДЕНИЕ

На рисунке 1 приведена структурная схема последовательного соединения исполнительного механизма и объекта управления. Необходимо перевести данную схему в блоки программного продукта МВТУ. При этом используется ограничения механизма постоянной скорости (1) и численные значения параметров исполнительного механизма и объекᴛᴏʙ управления, приведенные в таблице 1.

Наглядное изображение исполнительного механизма и объекта управления приведены на рисунке 3.1.

Рисунок 3.1 -  Исполнительный механизм и объект управления. исполнительного механизма и объекта управления

 

U

 


4. АНАЛИЗ ДИНАМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ОБЪЕКТА УПРАВЛЕНИЯ

Для проведения анализа динамических свойств объекта управления при скачкообразном изменении U от 0 до 70 В при t=0 необходимо в МВТУ смоделировать один только объект управления и добавить временный график для просмотра поведения переходных процессов на каждом шаге интегрирования. Наглядное представление показано на рисунке 4.1.

Рисунок 4.1 - Объект управления

 

Значение параметров ступенчатого входного воздействия:

1) время «включения» скачка T=0;

2) значение сигнала до скачка Y0=0;

3) значение сигнала после скачка YK=70.


График ступенчатого входного воздействия приводится на рисунке 4.2.

Рисунок 4.2 – График входного сигнала

График переходного процесса показан на рисунке 4.3.

Рисунок 4.3 - Переходной процесс, протекающий в объекте управления объекта управления

 

Исходя из рисунка 4.3, можно провести анализ динамических свойств объекта управления

Высчитаем перерегулирование переходного процесса объекта управления. Важно понимать - для этого высчитаем максимум данной функции (используем список в МВТУ) и воспользуемся формулой (2).

Переходной процесс системы не превышает значение ошибки регулирования, значит процесс осуществляется бес перерегулирования.

хуст=70 B,=±3,5 B.

tн= 22,44 c. Достигается при t = хуст.

xmax = 71.16 B. Достигается при t = 18.54 c.


5. АНАЛИЗ ДИНАМИЧЕСКИХ СВОЙСТ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОГО СОЕДИНЕНИЯ ИСПОЛНИТЕЛЬНОГО МЕХАНИЗМА И ОБЪЕКТА УПРАВЛЕНИЯ

Для проведения анализа динамических свойств последовательного соединения исполнительного механизма и объекта управления при скачкообразном изменении Up от 0 до 70 В при t=0 до -70 при t=40c, необходимо в МВТУ смоделировать последовательное соединение объекта управления и исполнительный механизм, добавить временный график для просмотра поведения переходных процессов на каждом шаге интегрирования. Наглядное представление показано на рисунке 5.1.

Рисунок 5.1 - Исполнительный механизм и объект управления.


График ступенчатого входного воздействия изображён на рисунке 5.2.

Рисунок 5.2 – График входного сигнала

График сигнала, преобразованного исполнительным механизмом, изображён на рисунке 5.3.

Рисунок 5.3 - График сигнала, преобразованного исполнительным механизмом


График переходного процесса, протекающего в системе управления, изображён на рисунке 5.4.

Рисунок 5.4 - График переходного процесса, протекающего в системе управления

Анализ динамических свойств последовательного соединения исполнительного механизма и объекта управления при скачкообразном изменении Up от 0 до 70 В при t=0 до -70 при t=40c проводится с помощью данных, на основании которых построен график на рисунке 5.4.

На графике можно выделить два периода. Первый – от 0 до 40 с, второй скачок начинается от 40с. Но для анализа системы достаточно проанализировать один (любой) из участков по причине того, что основные параметры периодов будут совпадать.

Проанализируем первый период:

хуст=70 B,=±3,5 B.

tн= 22,44 c. Достигается при t = хуст.

xmax = 79.39 B. Достигается при t = 18.77 c.

Высчитаем перерегулирование:

 

Переходной процесс системы превышает значение ошибки регулирования, значит процесс осуществляется с перерегулированием.


6. РАЗРАБОТКА РЕЛЕЙНОГО РЕГУЛЯТОРА

 

Для конструкции релейного регулятора используется блок «Релейная неоднозначная с зоной нечувствительности». Наглядная схема приведена на рисунке 7.

Значение параметров ступенчатого входного воздействия:

1) Время «включения» скачка t=0;

2) Значение сигнала до скачка Y0=0;

3) Значение сигнала после скачка YK=40;

Значение параметров статической характеристики реле

a1, a2, b1, b2, y1, y2 - -3.5 -3.5 3.5 3.5 -70 70;

Ниже (рисунок 6.1) приведена схема системы с включением блока реле неоднозначное с зонами нечувствительности (выполнена с помощью ПО ПК «МВТУ»).

 

Рисунок 6.1 – Схема системы с включением блока реле

В этом случае график процесса, протекающего в системе, будет выглядеть следующим образом (рисунок 6.2):

Рисунок 6.2 - График процесса, протекающего в системе при подключении реле

Фазовый портрет представлен на графике (рис. 6.3):

Рисунок 6.3 – Фазовый портрет процесса, протекающего в системе при подключении реле

Как следует из приведённых выше графиков, в системе появляются незатухающие колебания. Амплитуда колебаний зависит от начальных условий и, следовательно, эти колебания являются автоколебаниями. Важно понимать - для устᴘẚʜᴇния колебаний необходимо ввести в систему обратную связь с апериодическим звеном первого порядка и сумматором. Обратная связь необходима для того, чтобы предсказать время отключения реле в момент, когда оно ещё не достигло зоны нечувствительности.

Схема линейного регулятора (выполнена в программе ПК «МВТУ») изображена на рисунке 6.4.

Рисунок 6.4 – Схема релейного регулятора

Таким образом был сконструирован релейный регулятор, обеспечивающий перевод объекта из начального состояния xн=0 в конечное состояние xк=40 В. Теперь можно приступить к оптимизации структуры и подбору численных значений.


7. ВЫБОР СТРУКТУРЫ И ПАРАМЕТРОВ

 

Как уже было показано, в качестве оптимальной структуры релейного регулятора может быть использована структура, обоснованная в п.6 (рис. 6.4).

Рисунок 7.1 – Схема релейного регулятора

В качестве численных значений изменяемых параметров структуры – значение коэффициенᴛᴏʙ и постоянной времени апериодического звена первого порядка. По умолчанию значение параметров:

1) Вектор коэффициенᴛᴏʙ – 1;

2) Вектор постоянных времени Т, с – 1;

При таких значениях график процесса, протекающего в системе будет выглядеть следующим образом:

Рисунок 7.2 – График процесса, протекающего в системе

Фазовый портрет процессов представлен на рисунке 7.3

Рисунок 7.3 – Фазовый портрет процессов, протекающих в системе

На рисунке 7.2 видно ,что присутствие обратной связи с апериодическим звеном 1-го порядка выводит систему из колебательного состояния, т.е. обратная связь останавливает реле до того как оно вошло в зону чувствительности.

Рисунок 7.3 представляет собой фазовый портрет системы.

Анализ графика (рис.6.2) даёт следующие результаты:

хуст=40 B,=±3,5 B.

tн= 69.43 c. Достигается при t = хуст.

xmax = 61.1311 B. Достигается при t = 18.6964 c

 

%

Составим передаточную функцию замкнутой обратной связи:

Необходимо согласовать какое постоянное время необходимо поставить. Важно понимать - для этого решим уравнение, представленное формулой (3), из которого можно вычислить постоянное время (T).

 , где                                  (3)

y – выходной сигнал,

x – входной сигнал,

t – время за которое входной сигнал доходит до 70 В.

Учитывая, что входной сигнал равен 70В, выходной сигнал равен 40, время за которое входной сигнал доходит до 70В равно 3 секунды (время берется из рисунка 7.4)

Рисунок 7.4 – График сигнала, преобразованного звеном обратной связи.

Подставим значение в (3):

с.

Подставим в апериодическое звено постоянное время равное 1,7 секунды. Посмотрим поведения переходного процесса при таких параметрах:

1.

1) Вектор коэффициенᴛᴏʙ – 1;

2) Вектор постоянных времени Т, с – 1,7;

Рисунок 7.5 – График процесса, протекающего в системе

Рисунок 7.6 – Фазовый портрет процессов, протекающих в системе

В переходном режиме качество системы не удовлетворяет требованиям, следовательно, чтоб в замкнутой системе регулирования имели место плавные (без перерегулирования) и быстрые переходные процессы необходимо увеличить коэффициент усиления звена, что понизит колебательный процесс.

2.

1) Вектор коэффициенᴛᴏʙ – 2;

2) Вектор постоянных времени Т, с – 1,7;

При таких значениях график процесса, протекающего в системе будет выглядеть следующим образом:

Рисунок 7.8 – График процесса, протекающего в системе


Фазовый портрет процессов представлен на рисунке 7.9

Рисунок 7.9 – Фазовый портрет процессов, протекающих в системе

Анализ графика (рис.7.8) даёт следующие результаты:

хуст=40 B,=±3,5 B.

tн= 20.55 с. Достигается при t = хуст.

xmax = 41.09 B. Достигается при t = 27.65 c

%, что находится в рамках допустимого.

Таким образом была выбрана структура и численные значения параметров для обеспечения в замкнутой системе регулирования плавных (без перерегулирования) и быстрых переходных процессов, ошибка регулирования не превышает 3.5 В.

Таким образом была выбрана структура и численные значения параметров для обеспечения в замкнутой системе регулирования плавных (без перерегулирования) и быстрых переходных процессов, ошибка регулирования не превышает 3.5 В. Параметры указаны в Таблице 2.


Таблица 2 – Подобранные параметры для звена обратной связи

Коэффициент усиления

2

Постоянная времени

1.7

Вектор начальных условий

0


ВЫВОДЫ

В процессе написания курсовой работы был проведён анализ динамических свойств отдельно объекта управления и системы управления в целом, данных в задании, при помощи программы ПК «МВТУ», позволяющей вести расчёты в системах управления, сконструированных непосредственно в программе.

На базе данной системы управления был сконструирован релейный регулятор, к которому были подобраны параметры, отвечающие требованиям задания, что позволило понять на практике каким образом действуют релейные регуляторы и осуществляется переходной процесс в системе управления.


ЛИТЕРАТУРА

 

1.                 Бесекерский В.А.Теория систем автоматического регулирования.1975;

2.                 Попов Е.П. Теория линейных систем автоматического регулирования и управления.1989

>> Анализ системы управления
Анализ системы управления "Общежитие"
Анализ системы управления запасами
Анализ системы управления предприятием
Анализ систем управления в менеджменте
Анализ системы управления в ООО "Гермес Продукт"
Анализ системы управления деревообрабатывающего предприятия ООО МК "Колхоз"
Анализ системы управления качеством на предприятии ООО "ЧелябТрансАвто-3"
Анализ системы управления ОАО "Киренский речной порт"
Анализ системы управления организацией


Похожие документы


Теория автоматического управления
1. Анализ устойчивости замкнутой системы   1.1 Анализ устойчивости системы по корням характеристического уравнения Запишем передаточную функцию разомкнутой системы: . (1) Передаточная функция замкнутой системы имеет вид: ...

Анализ системы управления
СОДЕРЖАНИЕ 1. Условие 2. Задание 3. Введение 4. Анализ динамических свойств объекта управления 5. Анализ динамических свойств последовательного соединения исполнительного механизма и объекта управления 6. Разработка релейного регулятора 7. Выбор структуры и параметров 8. Выводы 9. Литература...

Эволюция партийно-политической системы Российской Федерации
1. Возникновение партийной оппозиции в СССР в конце 1980-х гг. Спецификой политического развития современного российского общества является непрекращающееся со второй половины 80-х тт. противостояние различных политических сил. Оно постоянно меняет объект своего противоборства. Более того, на каждом его новом этапе (середина 1985 г. — конец 1991 г.; 1992г. — октябрь 1993 г. или конец 1993 г. — июнь 1996 г.) очередную перегруппировку политических сил завершает процесс образования новой политической ниши для оппозиционных сил, неудовлетворенных очередными итогами политической борьбы. Т. е. всякий раз, будь то разгром ГКЧП и последовавший развал Союза, Указ Президента РФ № 1400 и подавление сопротивления Белого Дома, или очередные выборы президента России, в обществе практически заново структурируется мощная политическая оппозиция. ...

Формирование системы колониального управления в Африке
  Формирование системы колониального управления в Африке План 1. Английская система управления колониями 2. Французская система колониального управления 3. Антиколониальная борьба народов Тропической Африки. Последняя треть XIX века 4. Баи Буре...

Система управления в СССР в 30-40 годы
Система управления в СССР в 30-40 годы   Содержание   Введение 1. Основные направления реформ государственного управления в межвоенные 20-30-е гг. 2. Феномен эффективности советского государственного управления в Великой Отечественной войне 3. Особенности послевоенного государственного управления...

Bigreferat.ru - каталог учебной информации (c) 2013-2014 | * | Правообладателям