К курсовому проекту

Синтез следящей системы

Задания на курсовой проект по дисциплине

«Теория автоматического управления»

Сызрань 2011

Составитель: В.И.Будин

УДК 681.51

Задания на курсовой проект по дисциплине «Теория автоматического управления»/ Филиал Самар. гос. техн. ун-та в г. Сызрани; Сост. В.И. Будин. Сызрань, 2011.

Приведены технические задания на проектирование по теме «Синтез следящей системы» и требования по объему и содержанию курсовой работы для студентов специальности «Электропривод и автоматика промышленных установок и технологических процессов».

Допущено научно-методическим советом электротехнического факультета к использованию в учебном процессе (протокол № 10 от 30.06.2011 г.)

ОБЩИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ САУ И ТРЕБОВАНИЯ

К КУРСОВОМУ ПРОЕКТУ

Задача синтеза системы автоматического управления (САУ) заключается в выборе такой ее структуры, параметров, характеристик и способов их реализации, которые при заданных ограничениях наилучшим образом удовлетворяют требованиям, предъявляемым к системе.

Обычно определенная часть проектируемой системы задана. Она является исходной или нескорректированной САУ. Параметры ее основных функциональных элементов известны. В такой постановке задача проектирования сводится к определению управляющего устройства (УУ), обеспечивающего заданные показатели качества системы.

Наиболее простым, наглядным и хорошо разработанным инженерным методом синтеза САУ является метод логарифмических частотных характеристик (ЛЧХ). Его идея основана на однозначной связи между переходным процессом в системе и ее ЛЧХ. Исходя из этого по заданным точностным и динамическим показателям качества сначала строится желаемая ЛЧХ, а затем путем графического построения осуществляется приближение к ней частотных характеристик исходной системы. В результате такой процедуры определяется ЛЧХ управляющего устройства. Корректирующее устройство может включаться в канал управления последовательно или встречно-параллельно. Вид коррекции предопределяет некоторые особенности синтеза, обусловленные методикой получения ЛЧХ устройства управления.

Проектирование САУ с применением ЛЧХ обеспечивает наиболее широкие возможности удовлетворения противоречивых требований к статическим и динамическим свойствам системы управления. Однако имеется существенное практическое ограничение в применении данного метода синтеза. Оно предопределяется, как правило, сложностью получаемой математической модели УУ и соответственно связано с трудностью реализации этой коррекции и её настройки в реальной САУ.

Для упрощения вида УУ в настоящее время оно разбивается на ряд корректирующих устройств (КУ) путем организации в САУ внутренних вложенных друг в друга контуров, каждый из которых управляется соответствующим регулирующим устройством (регулятором).

Для расчета внутренних контуров целесообразно использовать методику последовательной коррекции с подчиненным регулированием координат. В её основе лежит настройка контуров по быстродействию на так называемый модульный оптимум. В результате получаются обычно простейшие КУ в виде типовых промышленных регуляторов (ПИД, ПИ и т.д.). Такие регуляторы удобны в настройке и эксплуатации.

Последний (главный) контур синтезируется с помощью выше упомянутого классического метода ЛЧХ. Благодаря перераспределению коррекции по всем контурам, регулятор основного (внешнего) контура также получается в виде простого легко настраиваемого активного или пассивного фильтра.

В настоящее время при проектировании и исследовании САУ широко используются специальные программно- вычислительные системы. Наиболее применяемой в области автоматики является среда MatLab с рядом своих приложений, в особенности, таких как Control System Toolbox и Simulink. Их использование значительно упрощает все рутинные расчеты и исключает вычислительные ошибки. Поэтому данные пакеты расширения MatLab следует использовать на всех этапах проектирования, где это целесообразно.

Выполнение курсовой работы (кр) является заключительным этапом обучения студентов по дисциплине «Теория автоматического управления» и имеет своей целью систематизацию, закрепление и расширение теоретических знаний и практических навыков самостоятельной работы с технической литературой и приобретение творческих навыков при решении технических задач.

Техническое задание на проектирование включает в себя исходные данные, позволяющие произвести синтез САУ. К ним относятся сведения о принципе действия нескорректированной системы, ее функциональная схема, параметры всех звеньев САУ, показатели качества проектируемой системы (см. далее).

Анализ исходных данных на проектирование и предлагаемых подходов синтеза САУ позволяет выделить следующие основные этапы проектирования:

Ø Построение структурной схемы нескорректированной системы и определение передаточных функций ее звеньев.

Ø Определение показателей качества исходной системы, в том числе, оценка точности, запаса устойчивости и быстродействия.

Ø Синтез внутренних контуров САУ методом последовательной коррекции с подчиненным регулированием координат.

Ø Синтез основного контура регулирования с использованием логарифмических частотных характеристик. На этом этапе обычно решаются три задачи:

- построение желаемой логарифмической амплитудно-частотной характеристики;

- оценка точности и динамических показателей качества желаемой системы;

- определение передаточной функции (ПФ) последовательного корректирующего устройства (фильтра).

Ø Реализация корректирующих устройств (регуляторов) всех контуров САУ в виде активных и пассивных фильтров.

Ø Оценка качества скорректированной системы.

Ø Построение функциональной схемы скорректированной системы.

Курсовой проект состоит из расчетно-пояснительной записки (РПЗ) объемом 23-25 листов формата А4 (с иллюстрациями). РПЗ должна содержать обоснование принятых решений, соответствующие расчеты на всех этапах проектирования, заключение по результатам проделанной работы, в том числе о соответствии полученных показателей качества САУ техническому заданию.