Referat.me

Название: Проектирование линейных стационарных САУ с микропроцессорными регуляторами

Вид работы: контрольная работа

Рубрика: Информатика и программирование

Размер файла: 426.2 Kb

Скачать файл: referat.me-135990.docx

Краткое описание работы: Анализ последовательного корректирующего устройства, основанного на использовании логарифмических частотных характеристик. Определение дискретной передаточной функции микропроцессорного регулятора. Динамика системы в периоде квантования по времени.

Проектирование линейных стационарных САУ с микропроцессорными регуляторами

Введение

Цель курсовой работы получить навыки расчета линейных стационарных САУ с микропроцессорными регуляторами.

В первой половине работы применить метод расчета последовательного корректирующего устройства, основанного на использовании логарифмических частотных характеристик, а также исследовать динамику САУ моделированием ее на ПЭВМ в системе ''MATLAB ~ Simulink.

Во второй половине работы на основании полученной передаточной функции корректирующего устройства рассчитывается дискретная передаточная функции регулятора. Далее производится исследование динамики уже дискретной системы.

В связи с использованием в контуре управления Микропроцессорного регулятора, помимо обычных требований по обеспечению устойчивости, точности и качества проектируемой САУ, учитываются требования к шагам квантования сигналов по уровню и по времени. Частоты квантования по уровню и времени выбираются так, что система приближенно может рассматриваться как линейная непрерывная САУ. Это позволяет использовать для расчета закона управления простой и эффективный аппарат логарифмических частотных характеристик. Затем закон управления представляется в дискретной форме для получения переходного процесса уже в дискретной системе.

В качестве критерия правильности расчета можно поставить идентичность переходных процессов в линейной и микропроцессорной системе, выбирая соответствующий период квантования по времени.


1. Неизменяемая часть системы

Проектирование САУ всегда начинается с анализа объекта, формулировки задачи функционирования проектируемой системы, выбора критерия качества системы или задания требований к системе.

Будем считать, что этап анализа объекта, получения уравнений объекта и их линеаризация, выбор исполнительного механизма и датчиков уже решен, Полученные данные будут составлять так называемую неизменяемую часть системы.

Получим, что передаточная функция такой неизменяемой части системы имеет вид

2. Структурная схема САУ с микропроцессорнымрегулятором

Поскольку микропроцессорный регулятор построен на базе Микро-ЭВМ и может обрабатывать сигналы только дискретной формы" а сигнал на выходе объекта Ux и регулирующий сигнал Ur - непрерывны, то необходимо использовать преобразователи сигналов. АЦП - аналогово-цифровой преобразователь осуществляет кодирование непрерывного сигнала Ux дискретным сигналом 1х- ЦАП -цифро-аналоговый преобразователь преобразовывает дискретный сигнал регулирования 1г в непрерывный Ur . В процессе аналого-цифрового преобразования осуществляется квантование сигнала по времени и по уровню и это оказывает серьёзное влияние на динамические процессы в САР.


Рис. 2

На рис. 2 представлена в общем виде структурная схема САР с микропроцессорным регулятором и форма используемых в такой системе сигналов [1]. Непрерывный сигнал Ux(t) с выхода объекта поступает сначала в АЦП, где производится квантование сигнала по времени с постоянным шагом То в моменты t - 0, То, 2То, ... , кТо.

В результате этого будет получен дискретный сигнал u*x (k)<. д^^ производится квантование сигнала по уровню путёмокругления Ух Д° ближайшего стандартного значения Полученный при этом сигнал 1г представляет собой последовательность цифровых двоичных кодов, которые в дискретные моменты времени передаются в процессор и Микро-ЭВМ вырабатывает дискретный сигнал ошибки на основе которого в каждый тактовый момент времени 0' Т 2Т0 ,.... кТо вычисляется в соответствии с выбранным законом регулирования регулирующий сигнал Щ),Тх в процессе вычисления регулирующего воздействиямогут использоваться операции умножения или другиеарифметические операции, приводящие к переполнениюразрядной сетки Микро-ЭВМ, полученный сигнал вновьподвергается округлению, а затем в дискретные моментывремени выдаётся в ЦАП. Если число разрядовмикропроцессора и ЦАП не совпадают, в ЦАП вновьпроизводится округление. На выходе ЦАП имеетсяэкстраполятор, который превращает цифровой код ваналоговый кусочно линейный сигнал. В Микро-ЭВМ чащевсего используются экстраполяторы нулевого порядка,которые носят название фиксаторов и превращают цифровойкод в аналоговый ступенчатый сигнал. Этот сигналвоздействует на исполнительный механизм, осуществляяпроцесс регулирования. В приведённой на рис.2 схеме САР задающей сигнал Ig имеет цифровую форму.

Такой сигнал может быть получен от специального цифрового датчика или другой Микро-ЭВМ.

Функциональная схема линейной САУ

1 – датчик входного сигнала

2 - согласующий усилитель

3 - последовательное КУ

4 – исполнительный элемент (двигатель)

5 - управляемый объект

6 – датчик выходного сигнала (температуры)

g – заданное значение температуры

Ux – температура на выходе системы

E – ошибка

U – управляющее воздействие


Функциональная схема МП САУ

Структурная схема линейной САУ

Структурная схема МП САУ

В рассматриваемой системе регулирования температуры технологического процесса учтем исходные данные, характеризующие неизменяемую часть системы.

Кроме этого к системе предъявляются следующие требования:

· максимальное перерегулирование σ = 30 %;

· максимальное время регулирования: t = 55 сек;

· запас устойчивости по фазе Δφ (Град) должен лежать в пределах 35° - 65° в соответствии с диапазоном изменения σ % от 40% до 20% в исходных данных

· Коэффициенты ошибок Do= 0 D = 0,058

В нашем случае передаточная функция неизменной части системы имеет вид:

Для построения ЛЧХ на оси частот выбираем точку 1/с и проводим асимптоту с наклоном -20 дБ/дек

Построение необходимо проводить в соответствии с выражением ЛЧХ

Фазочастотную характеристику строим по формуле:

0.1 0.2 0.5 0.8 1
-135,57 -154,3 171,56 176,5 180

В рассматриваемой РГР σ = 30 % и t = 55 сек.

Из таблицы находим B = 11,3; Wср=0,2 1/с

Найдем


0.2

L1=15 дБ

Синтез линейной САУ


Определим передаточную функцию желаемого регулятора

Определим передаточную функцию корректирующего устройства

Передаточная функция замкнутой системы имеет вид:

Получим переходный процесс в системе моделированием её на ЭВМ.


Переходный процесс в линейной САУ

Определение дискретной передаточной функции корректирующего звена.

При T0 = 0.35


При T0 = 0.25

При T0 = 0.1

Для моделирования САУ в пакете "ДИСПАС" соответствующее уравнение имеет вид:

Переходный процесс в дискретной САУ при шаге квантования

Т=0.35


Схема моделирования при Т0=0.35

Переходный процесс в дискретной САУ при шаге квантования

Т=0.25


Схема моделирования при Т0=0.25

Переходный процесс в дискретной САУ при шаге квантования

Т=0.1


Схема моделирования при Т0=0.1


Выводы

В результате проделанной работы было выяснено, что независимо от того, каким способом анализировать результаты разработки САУ с микропроцессорным регулятором, в результате анализа необходимо получить график переходного процесса.

Вывели дискретную передаточную функцию регулятора, для того чтобы исследовать динамику САУ с микропроцессорным регулятором, так же выбрали шаг квантования Т0. Для исследования системы и решения задачи можно использовать пакет "MATLAB" и др. По полученному графику убедились в устойчивости системы. Убедились, что процессы в линейной и дискретной САУ идентичны, следовательно расчеты произведены верно и задачу можно считать выполненой.

Похожие работы

  • Особенности реализации машинно-ориентированных алгоритмов расчета частотных характеристик канала воздействия

    Рассмотрены проблемы формализованного анализа динамики сложных технологических объектов на базе топологических моделей. Приведены результаты машинной реализации алгоритмов расчета частотных характеристик.

  • Задачи синтеза оптимальных систем управления

    Сущность статистического синтеза: поиск и реализация оптимальных свойств (структуры и параметров) системы по заданным статистическим характеристикам входных воздействий. Методы статистической оптимизации. Постановка задачи Винера–Колмогорова и ее решение.

  • Точность систем автоматического управления

    Порядок оценки точности системы автоматического управления по величине установившейся ошибки при типовых воздействиях, механизм ее повышения. Разновидности ошибок и методика их вычисления. Определение ошибок по виду частотных характеристик системы.

  • Коррекция дискретных систем управления

    Способы дискретной коррекции систем управления. Порядок расчета корректирующего звена для дискретной системы. Особенность методов непосредственного, последовательного и параллельного программирования. Реализация дискретных передаточных функций.

  • Теория автоматического управления

    МИНИСТЕРСТВО ВЫСШЕГО И СРЕДНЕГО СПЕЦИАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ РФ НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ Расчетно-графическая работа №1

  • Cинтез систем

    Введение Управление каким-либо объектом – это процесс воздействия на него с целью обеспечения требуемого течения процессов в объекте или требуемого изменения его состояния. Основой управления является переработка информации о состоянии объекта в соответствии с целью управления.

  • Дискретные цепи

    Разностное уравнение и дискретная цепь. Передаточная функция дискретной цепи. Общие свойства передаточной функции. Частотные характеристики. Импульсная характеристика. Свертка.

  • Синтез астатических систем

    Составление структурной схемы замкнутой астатической системы автоматического управления. Определение минимальной установившейся ошибки, построение области устойчивости и моделирование в программе MatLab. Компенсация действия неконтролируемых возмущений.

  • Анализ процесса регулирования непрерывной системы. Анализ процесса управление цифровой системы и синтез передаточной функции корректирующего цифрового устройства управления

    Теория автоматического управления. Передаточная функция системы по ее структурной схеме. Структурная схема и передаточная функция непрерывной САР. Устойчивость системы. Исследование переходного процесса. Расчет и построение частотных характеристик.

  • Анализ одноконтурной САУ четвёртого порядка

    Анализ устойчивости САУ. Расчёт частотных характеристик замкнутой САУ. Показатели качества регулирования. Синтез последовательного корректирующего устройства. Показатели качества регулирования скорректированной САУ. Моделирование скорректированной САУ.