Теория автоматического регулирования

Министерство высшего образования РФ

Санкт-Петербургский Государственный Политехнический Институт

Электромеханический факультет

Кафедра “Электрические системы и сети”

Пояснительная записка

 по курсовой работе

“Теория Автоматического Регулирования”

Вариант 5

Выполнили студенты:

группы 3023/1

                                 

Преподаватель:

 

Санкт-Петербург

 2009

1.  Расчёт параметров звена, эквивалентирующего нагрузку.

Представить нагрузку системы питания в виде звена, для которого входным сигналом является напряжение на зажимах источника питания, а выходным сигналом – указанная регулируемая переменная. Получить описание звена в виде сокращённой записи дифференциального уравнения и передаточной функции. Установить тип звена и рассчитать численные значения параметров

а). Получнение описание звена в виде передаточной функции:

Передаточная функция:

б). Получение описание звена в виде сокращённой записи дифференциального уравнения:

Сокращённая запись дифференциального уравнения:

Исходя из полученных результатов и вида W(p), делаем вывод, что исследуемое звено суть инерционное (апериодическое) звено 1-го порядка.

2.  Расчёт величины ЭДС Е₀ основного источника

Определить двумя способами величину ЭДС основного источника: методом расчета установившегося режима системы питания и нагрузки и используя передаточную функцию звена нагрузки. ЭДС регулируемого источника принять равной нулю.

а) метод расчета установившегося режима системы питания и нагрузки.

В установившемся режиме по условию

б) Определение Е0 основного источника, используя передаточную функцию звена.

В установившемся режиме по условию

Применим к Е₀(р) обратное преобразование Лапласа (здесь и далее все расчёты производились в программе MathCad):

Пренебрегая в силу малости первым слагаемым, получаем Е₀ = 388.8 В.

3.  Аналитическая переходная характеристика звена нагрузки

Построить аналитическую переходную характеристику звена, эквивалентирующего нагрузку.

4.  Опытная переходная характеристика звена нагрузки

Подготовить имитационную модель и получить на ЭВМ переходную характеристику звена, эквивалентирующего нагрузку. Сравнить с результатами п.3. Определить параметры звена по экспериментальной переходной характеристике.

Здесь и далее моделирование процессов  производилось в программе РИТМ:

Схема имитационной модели:

			4 BLT 015

 

1) BLT 103 –  генератор кусочно-постоянного сигнала

2) BLT 133 – инерционное звено I-ого порядка

3) BLT 014 – осциллограф

4) BLT 015 – табулятор

 

Здесь:

X1- сигнал на входе звена (единичное ступенчатое воздействие)

X2- сигнал на выходе, который является переходной характеристикой звена (реакция звена на единичное ступенчатое воздействие).

Рассчитанные аналитически параметры:

Полученные в РИТМе параметры звена:

Отличие параметров, полученных опытным и аналитическим путём, составляет не более 0.01%. Таким образом, опытная и аналитическая переходные характеристики звена практически совпадают.

5.  Тестовый расчёт

Выполнить тестовый расчёт, подтверждающий правильность определения величины ЭДС Е_0.

Включим в цепь вместо источника единичного ступенчатого сигнала источник с найденным аналитическим значением ЭДС. Структурная схема и схема имитационной модели – как в п. 4.

Здесь:

X1- сигнал на входе звена (ЭДС);

X2- сигнал на выходе (регулируемая величина)

При выполнении тестового расчёта было установлено значение ЭДС, равное 388.8 В. Значение полученного выходного сигнала равно 99.91А, что отличается от номинального значения регулируемой величины (100 А) на 0.001%.

6.  Аналитическая АФЧХ

Построить аналитическую амплитудно-фазочастотную характеристику звена, эквивалентирующего нагрузку.

Выберем ряд точек на аналитической АФЧХ (построим ломаную), по которым будем строить экспериментальную АФЧХ: