Банк рефератов содержит более 364 тысяч рефератов, курсовых и дипломных работ, шпаргалок и докладов по различным дисциплинам: истории, психологии, экономике, менеджменту, философии, праву, экологии. А также изложения, сочинения по литературе, отчеты по практике, топики по английскому.
Полнотекстовый поиск
Всего работ:
364150
Теги названий
Разделы
Авиация и космонавтика (304)
Административное право (123)
Арбитражный процесс (23)
Архитектура (113)
Астрология (4)
Астрономия (4814)
Банковское дело (5227)
Безопасность жизнедеятельности (2616)
Биографии (3423)
Биология (4214)
Биология и химия (1518)
Биржевое дело (68)
Ботаника и сельское хоз-во (2836)
Бухгалтерский учет и аудит (8269)
Валютные отношения (50)
Ветеринария (50)
Военная кафедра (762)
ГДЗ (2)
География (5275)
Геодезия (30)
Геология (1222)
Геополитика (43)
Государство и право (20403)
Гражданское право и процесс (465)
Делопроизводство (19)
Деньги и кредит (108)
ЕГЭ (173)
Естествознание (96)
Журналистика (899)
ЗНО (54)
Зоология (34)
Издательское дело и полиграфия (476)
Инвестиции (106)
Иностранный язык (62792)
Информатика (3562)
Информатика, программирование (6444)
Исторические личности (2165)
История (21320)
История техники (766)
Кибернетика (64)
Коммуникации и связь (3145)
Компьютерные науки (60)
Косметология (17)
Краеведение и этнография (588)
Краткое содержание произведений (1000)
Криминалистика (106)
Криминология (48)
Криптология (3)
Кулинария (1167)
Культура и искусство (8485)
Культурология (537)
Литература : зарубежная (2044)
Литература и русский язык (11657)
Логика (532)
Логистика (21)
Маркетинг (7985)
Математика (3721)
Медицина, здоровье (10549)
Медицинские науки (88)
Международное публичное право (58)
Международное частное право (36)
Международные отношения (2257)
Менеджмент (12491)
Металлургия (91)
Москвоведение (797)
Музыка (1338)
Муниципальное право (24)
Налоги, налогообложение (214)
Наука и техника (1141)
Начертательная геометрия (3)
Оккультизм и уфология (8)
Остальные рефераты (21697)
Педагогика (7850)
Политология (3801)
Право (682)
Право, юриспруденция (2881)
Предпринимательство (475)
Прикладные науки (1)
Промышленность, производство (7100)
Психология (8694)
психология, педагогика (4121)
Радиоэлектроника (443)
Реклама (952)
Религия и мифология (2967)
Риторика (23)
Сексология (748)
Социология (4876)
Статистика (95)
Страхование (107)
Строительные науки (7)
Строительство (2004)
Схемотехника (15)
Таможенная система (663)
Теория государства и права (240)
Теория организации (39)
Теплотехника (25)
Технология (624)
Товароведение (16)
Транспорт (2652)
Трудовое право (136)
Туризм (90)
Уголовное право и процесс (406)
Управление (95)
Управленческие науки (24)
Физика (3463)
Физкультура и спорт (4482)
Философия (7216)
Финансовые науки (4592)
Финансы (5386)
Фотография (3)
Химия (2244)
Хозяйственное право (23)
Цифровые устройства (29)
Экологическое право (35)
Экология (4517)
Экономика (20645)
Экономико-математическое моделирование (666)
Экономическая география (119)
Экономическая теория (2573)
Этика (889)
Юриспруденция (288)
Языковедение (148)
Языкознание, филология (1140)

Реферат: Автоматическое управление. Следящие системы

Название: Автоматическое управление. Следящие системы
Раздел: Рефераты по информатике
Тип: реферат Добавлен 05:50:53 16 июня 2011 Похожие работы
Просмотров: 236 Комментариев: 2 Оценило: 0 человек Средний балл: 0 Оценка: неизвестно     Скачать

Введение

Термин «автоматическое управление» означает процесс управления техническим объектом без вмешательства человека. При этом объект управления должен быть способен воспринимать управляющие воздействия – сигналы, содержащие информацию о том, что должно в них произойти. В большинстве случаев эти сигналы генерируются специальным управляющим устройством на основе информации о текущем состоянии объекта и его окружении. Таким образом, предметом автоматического управления, как раздела технической кибернетики, являются информационные связи и потоки в системе, образуемой объектом управления и управляющим им устройством, безотносительно к их физической природе и конкретному техническому исполнению.

Тот же принцип управления используется в следящих системах.

Следящая система управления — вид системы автоматического управления, в которой заранее неизвестен вид управляющего воздействия. Обычно следящие системы предназначены для воспроизведения на выходе изменения управляющего воздействия, слежения за ним. Они представляют собой особый класс систем автоматического управления, в которых изменения происходят по любому закону. Входной сигнал непрерывно обрабатывается системой, при этом заданное входное воздействие, обрабатываемое системой, изменяется произвольно в широких пределах.

В системах автоматического управления, которые состоят только из основных функционально необходимых элементов, служащих для реализации того или иного принципа регулирования, хотя и уменьшаются ошибки по сравнению с системами без регулятора, обычно не удаётся получить требуемых показателей качества. Для улучшения показателей качества вводят в системы автоматического управления корректирующие цепи. Одна из таких цепей дифференцирующая фазоопережающая.

1 Общая часть

1.1 Описание системы и требования, предъявляемые к ней


Схема дифференцирующей фазоопережающей цепи наиболее распространена и называется, также форсирующей цепи или цепью быстрого реагирования. Данная схема представлена на рисунке 1.

Рисунок 1

Передаточная функция этой цепи имеет вид:

;

где – коэффициент усиления цепи;

и – постоянные времени цепи, характеризующие соответственно опережение и отставание (поскольку , то )

Следящая система состоит из объекта регулирования, автоматического регулятора (управляющее устройство), исполнительного механизма, преобразующего выходной сигнал регулятора в сигнал управления объектом, датчика и измерительного преобразователя. Функциональная схема следящей системы представлена на рисунке 2. Следящие системы, которые состоят только из основных функционально необходимых элементов, служащих для реализации того или иного принципа регулирования, хотя и уменьшаются ошибки по сравнению с системами без регулятора, обычно не удаётся получить требуемых показателей качества. Для улучшения показателей качества вводят в системы автоматического регулирования корректирующие цепи.

Рисунок 2

Рассмотрим пример следящей системы. В данной системе элементом сравнения служит потенциометрический мост ПМ, питаемый постоянным напряжением, а в качестве усилителя применен усилитель постоянного тока УПТ.

Требованиями для данной системы являются:

- запас устойчивости системы по фазе φ=400 ;

- достижение максимального значения коэффициента усиления, при котором обеспечивается заданная динамическая точность;

- выбор величины постоянной времени производной, позволяющей

скомпенсировать влияние наиболее инерционного звена системы;

- выбор значения постоянной времени отставания так, чтобы вводимая цепь благодаря знаменателю передаточной функции вносила запаздывание в область более высоких частот;

- логарифмическая амплитудно-частотная характеристика (ЛАЧХ)

Системы должна пересекать ось L(ω)=0Дб, при частоте, равной меньшей частоте сопряжения системы;

- достаточный запас устойчивости;

- уменьшение инертности системы;

- уменьшенная величина погрешностей.

Очень важными требованиями к данной системе являются обеспечение высокой надежности, как относительно сохранения параметров, так безаварийность и ремонтопригодность.

Стабильность позиционирования и обработки в значительной степени зависит от стабильности электромеханической системы приводов подач, которая определяется стабильностью её звеньев.

1.2 Выбор и обоснование методов расчета

Для определения устойчивости САР используют критерии устойчивости, т.е. с помощью них можно определить устойчива ли система или нет, не прибегнув к решению больших задач с использованием дифференциальных уравнений.

Для решения проблем корректирования следящей системы с помощью дифференцирующей фазоопережающей цепи можно пользоваться тремя методами:

- аналитический метод (критерий устойчивости Рауса-Гурвица).

На практике критерий Гурвица обычно применяют для проверки устойчивости систем невысокого порядка, так как при высоком порядке расчеты условия устойчивости становятся очень громоздкими. Данный метод позволяет судить об устойчивости замкнутой системы по положительным коэффициентам характеристического уравнения без громоздких решений. Необходимые и достаточные уравнения устойчивости системы определяются соотношениями коэффициентов, зависящих от порядка системы;

- графо-аналитический метод (критерий устойчивости Михайлова).

Данный метод основан на связи характера переходных процессов систем с амплитудой и фазой вынужденных колебаний, устанавливающихся при синусоидальном воздействии. Анализ устойчивости сводится к построению комплексной частотной характеристики по характеристическому многочлену замкнутой системы. Формулировка данного метода: “Для устойчивости линейной системы необходимо и достаточно чтобы годограф при изменении частоты ω от 0 до начинался на вещественной оси в точке a 1 и проходил последовательно против часовой стрелки n -квадрантов комплексной плоскости, не обращаясь в 0 и стремясь к в n -квадранте, где n – порядок системы.” Критерий устойчивости Михайлова имеет недостаток, который заключается в том, что при увеличении порядка системы (например, начиная с 4-го) резко возрастает объем вычислений;

- графо-аналитический метод (критерий устойчивости Найквиста).

Критерий Найквиста позволяет судить об устойчивости по амплитудно-фазовым характеристикам разомкнутой системы. Этот метод применим для систем, устойчивых в разомкнутом состоянии. Формулировка: “Для устойчивости системы необходимо и достаточно, чтобы амплитудно-фазовая характеристика устойчивой разомкнутой системы при изменении частоты ω от 0 до не охватывала точку с координатами {-1 ; j 0 }.” Если нет местных обратных связей, то замкнутая система будет устойчивой при условии, что она состоит из устойчивых звеньев.

- критерий устойчивости Найквиста с использованием ЛЧХ.

Применение аналитического и графического критериев Найквиста на логарифмической плоскости приводят к более наглядной оценке устойчивости и запасов устойчивости по фазе и модулю. Формулировка: “Для устойчивости замкнутой системы необходимо и достаточно чтобы на всех частотах, где ЛАЧХ разомкнутой системы положительная (L(ω)>0), фазовый сдвиг не достигал значения -π(180°) или достигал его четное число раз. Замкнутая система будет находиться на границе устойчивости, если на частоте ω c , ЛАЧХ разомкнутой системы обращается в 0 .”

Для того чтобы скорректировать следящую систему целесообразно использовать графо-аналитический метод с использованием логарифмических частотных характеристик (ЛЧХ), так как при этом методе оптимизации следящей системы более хорошо видны погрешности характеристик ЛЧХ графиков и другие недостатки работы системы. При всем этом, проанализировав графики и изменяя отдельные характеристики системы, можно добиться совпадения текущих параметров с требуемыми.

2 Расчётная часть

2.1 Разработка структурной схемы

Для следящей системы необходимо высокое быстродействие и реагирование на изменяющиеся процессы в системе, увеличить коэффициент усиления системы k при сохранении достаточного запаса устойчивости по фазе, как об этом говорилось в разделе 1.3. И только при последовательном включении дифференцирующего фазоопережающего устройства с коэффициента усиления системы k при сохранении достаточного запаса устойчивости по фазе. Действительно, передаточная функция скорректированной системы при этом будет иметь вид:

.

2.2 Построение исходной и желаемой ЛЧХ

Построение исходной ЛЧХ

Пусть передаточная функция нескорректированной следящей системы в разомкнутом состоянии

Wр (P)=k/P(T1 P+1)( T2 P+1), (T1 > T2 ).

Подставляя вместо параметров их численные значения, получим

Wр (P)=1/(0,1278Р3 +1,52Р2 +Р).

Перейдём теперь к частотной характеристике

Wр (jω)=1/(-1,52ω2 +jω(1 - 0,1278ω2 ))

Или

Wр (jω)= -1,52ω2 - jω(1 - 0,1278ω2 )/2,31ω4 2 (1 - 0,1278ω2 )2 .

Запишем теперь выражение для амплитудно-частотной характеристики

Ар (ω)= √(2,31ω4 2 (1 - 0,1278ω2 )2 )/2,31ω4 2 (1 - 0,1278ω2 )2 .

В логарифмическом масштабе амплитудно-частотная характеристика имеет вид

Lp (ω)=20lg1-20lgω+20lg[2,31ω42 (1-0,1278ω2 )2 ]-20lg[2,31ω42 (1-0,1278ω2 )2 ].

При ω << 1, значение Lp (ω)=0;

При ω >>1, значение Lp (ω) будет иметь следующий вид:

Lp (ω)=20lg1-20lgω+20lg[2,31ω42 (1-0,1278ω2 )2 ]-20lg[2,31ω42 (1-0,1287ω2 )2 ].

Из данных значений составляем уравнение:

20lg1-20lgω+20lg[2,31ω42 (1-0,1278ω2 )2 ]-20lg[2,31ω42 (1-0,1278ω2 )2 ]=0;

Решаем и получаем ω =1c.

При подстановке в Lp (ω)= 0.

Запишем фазовую частотную характеристику:

φ(ω)=arctg(ω2 – 0,1278ω4 )/ 2,31ω4 ,

подставляя значение ω, получаем φ(ω)=-23о.

Коэффициент усиления k=ωс =1/Т1 =1/1,42= 0,70.

Запас устойчивости по фазе Δφ=180о – 900 – arctg ωc T1 – arctg ωc T2 ,

при подстановке значений Δφ=36,6о .

Запас устойчивости для того что бы система была устойчивой должен быть в пределах γ=30о – 45о .


Построение желаемой ЛЧХ

К следящей системе подсоединим последовательно дифференцирующее фазоопережающее звено с передаточной функцией

Wk =kk (T1k P+1)/(T2k P+1).

После подсоединения корректирующего устройства, функция скорректированной системы принимает вид

Wск (P)=W(P)Wк (P)=kск (T P+1)/P(T1 P+1)(T2 P+1)(Т Р+1)

По условию Т1 , передаточная функция при этом

Wск (P)= kск /P(T2 P+1)(Т Р+1)

По условию Т2 , так что выбираем несколько меньший коэффициент, чем Т2 , Т =0,05c.

Дальше делаем аналогично по построению исходной ЛЧХ:

kск = Wc = 1/0,09 = 11,1;

Wck (P)= 11,1/(0,0045P3 +0,14P2 +P);

Wck (jω)= 11,1(-0,14ω2 -jω(1-0,0045ω2 ))/0,0196ω42 (1-0,0045ω2 ) 2 ;

A(ω)= 11,1√(0,0196ω42 (1-0,0045ω2 ) 2 )/ 0,0196ω42 (1-0,0045ω2 ) 2 ;

L(ω)= 20lg11,1 – 20lgω+ 20 lg[0,0196ω4 +

2 (1-0,0045ω2 ) 2 ]- 20lg[0,0196ω42 (1-0,0045ω2 ) 2 ];

При ω <<1, L(ω)=20lg11,1;

При ω >>1, L(ω)= 20lg11,1 – 20lgω+ 20 lg[0,0196ω42 (1-0,0045ω2 ) 2 ]- -20lg[0,0196ω42 (1-0,0045ω2 ) 2 ];

20lg11,1 – 20lgω+ 20 lg[0,0196ω42 (1-0,0045ω2 ) 2 ]- 20lg[0,0196ω4

2 (1-0,0045ω2 ) 2 ] =20lg11,1;

ω=0;

Подставляя в формулы получаем L(ω)=20,9, φ(ω)=0.

2.3 Анализ характеристик. Вывод

Максимально возможное значение коэффициента усиления kск, при котором запас устойчивости по фазе равен 30о -45о ,

kск =1...2/ Т2 ,

то есть оно увеличилось по сравнению с коэффициентом усиления до включения корректирующего контура в

kск /k≈T1 /T2 раз. Поскольку скоростная ошибка обратно пропорциональна коэффициенту усиления разомкнутой системы, то она с введением корректирующей цепи уменьшится в это же число раз.

Частота среза ωск скорректированной системы увеличилась по сравнению с частотой среза ωс нескорректированной системы также в

ωск/ ωс = T1 /T2

раз. Во столько же раз примерно уменьшится и время tp переходного процесса.

Для того чтобы повысить коэффициент усиления системы до значения kск , необходимо увеличить коэффициенты усиления функционально необходимых эшлементов либо включить дополнительные усилители.

Поскольку

Wск (P)= kск /P(T2 P+1)(Т Р+1)

Wск (P)=W(P)Wк (P)=kск (T P+1)/P(T1 P+1)(T2 P+1)(Т Р+1)

Wр (P)=k/P(T1 P+1)( T2 P+1), (T1 > T2 ).

Заключение

В ходе выполнения курсового проекта был произведен расчет устойчивости системы при помощи критерия устойчивости Найквиста с использованием ЛЧХ.

Произведя расчеты и построив графики, выяснили, что система является устойчивой; был рассчитан коэффициент усиления. Следовательно можно выбрать корректирующее устройство.

Данная система находит свое применение в авиастроении, на предприятиях в следящих устройствах, в регулировании автоматических систем, в радиоэлектронике и схемотехнике.

Литература

Бесекерский В. А., Попов Е. П. Теория систем автоматического регулирования. Издание третье, исправленное. Издательство «Наука». Москва 1975

Зайцев А. П. Основы теории автоматического управления. Москва 2000

Оценить/Добавить комментарий
Имя
Оценка
Комментарии:
Где скачать еще рефератов? Здесь: letsdoit777.blogspot.com
Евгений08:14:57 19 марта 2016
Кто еще хочет зарабатывать от 9000 рублей в день "Чистых Денег"? Узнайте как: business1777.blogspot.com ! Cпециально для студентов!
11:43:12 29 ноября 2015

Работы, похожие на Реферат: Автоматическое управление. Следящие системы

Назад
Меню
Главная
Рефераты
Благодарности
Опрос
Станете ли вы заказывать работу за деньги, если не найдете ее в Интернете?

Да, в любом случае.
Да, но только в случае крайней необходимости.
Возможно, в зависимости от цены.
Нет, напишу его сам.
Нет, забью.



Результаты(150061)
Комментарии (1830)
Copyright © 2005-2016 BestReferat.ru bestreferat@mail.ru       реклама на сайте

Рейтинг@Mail.ru