Аналіз і оптимізація системи автоматичного регулювання частоти обертів валу двигуна постійного струму

Міністерство освіти і науки України

Черкаський національний університет імені Богдана Хмельницького

Кафедра автоматизації та комп’ютерно-інтегрованих

технологій

Аналіз і оптимізація системи автоматичного регулювання

частоти обертів валу двигуна постійного струму

 спеціальність 6.092500 - комп’ютерно-інтегровані технологічні процеси і виробництва

Курсова робота

студента 3-В курсу фізичного факультету

денної форми навчання

Науковий керівник – кандидат технічних наук, доцент

Черкаси – 2012

ЗМІСТ

ВСТУП………………………………………………………………………....3

РОЗДІЛ 1. ОЦІНКА СТІЙКОСТІ ТА ЯКОСТІ САК………………….....4

1.1. Оцінка стійкості розімкнутого контуру…………………………….4

1.2. Оцінка стійкості замкнутої САК…………………………………….4

1.3. Оцінка якості САК…………………………………………………...5

1.4. Визначення області стійкості САК………………………………....5

РОЗДІЛ 2. БУДОВА ТА ПРИНЦИП ДІЇ САК…………………………....6

2.1. Функціональна схема і принцип дії САК…………………………..6

2.2. Робота САК ЧО ДПС  в статиці…………………………………….7

2.3. Робота САК ЧО ДПС  в динаміці…………………………………..7

2.4. Параметри і передатні функції елементів САР ЧОВ ДПС……….8

РОЗДІЛ 3. ПОБУДОВА ТА АНАЛІЗ МОДЕЛІ САК………………...….9

3.1. Побудова структурної схеми САК…………………………………9

3.2. Стабілізація контуру зменшенням коефіцієнта посилення                 підсилювача…………………………………………………………10

3.3. Стабілізація зміною параметрів підсилювача і ланки ЗЗН……....11

3.4. Аналіз частотних характеристик і попередня корекція САК…….14

3.5. Структурно-параметрична оптимізація САК……………………...16

3.5.1. Визначення параметрів ПІ-регулятора…………….……...16

3.5.2. Уточнення параметрів ПІ-регулятора…………….……....19

3.6. Оцінка якості САК ЧОВ ДПС……………………………………....20

3.6.1. Показники якості перехідного режиму…………………...21

3.6.2. Показники якості сталого режиму………………………...21

3.6.3. САК ЧОВ ДПС в режимі стеження і стабілізації………..22

ВИСНОВОКИ.………………………………………………………………..23

СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ………………………………….24

ВСТУП

В результаті еволюції промислового та сільського господарського виробництва, можливості людей керувати машинами та процесами досягають своїх меж. Обмежені людськими можливостями швидкість дії, точність, сприйняття різних параметрів процесу, гальмують у подальшому розвитку виробництва. Засоби автоматики в деяких випадках мають більші можливості ніж людина, забезпечують більш високі кількісні та якісні показники виробничих процесів.

Автоматизація виробничих процесів дає змогу підвищити продуктивність праці, знизити собівартість продукції, покращити використання обладнання.

Найбільш значний економічний ефект досягається при автоматизації як основних так і допоміжних процесів, а також якщо на ряду з контролем та сигналізацією застосовуються системи автоматичного керування і регулювання. При цьому кількість обслуговуючого персоналу значно скорочується і його роль зводиться до спостерігання за справністю роботи технологічного обладнання та систем автоматики.

Метою курсової роботи по курсу "ТАУ" є придбання і закріплення студентами практичних навиків використання сучасного програмного забезпечення для аналізу і синтезу простих систем на прикладі дослідження замкнутої системи автоматичного регулювання.

РОЗДІЛ 1

 ОЦІНКА СТІЙКОСТІ ТА ЯКОСТІ САК

1.1. Оцінка стійкості розімкненого контура

Розімкнений контур САК складається із стійких елементів, але, у свою чергу, містить контур зворотного зв'язку. САК може бути нестійкою в розімкненому стані.

Оцінка стійкості розімкненої САК здійснюється з метою перевірки виконання необхідної умови практичного застосування критерію Найквіста: розімкнений контур повинен бути стійким. Критерій Найквіста вибраний для оцінки стійкості замкнутої САК тому, що, інструменти цього критерію (логарифмічні частотні характеристики) будуть застосовані при структурно-параметричній оптимізації САК. Частотні характеристики розімкненого контура САК не тільки дозволяють судити про ступінь стійкості замкнутої САК і, побічно, про її якість, але і виробляти заходи і засоби оптимізації САК.

Традиційно, стійкість розімкненого контура визначалася за допомогою критеріїв Михайлова або Гурвіца. Проте, маючи моделюючу програму VisSim, дослідник може безпосередньо по вигляду перехідної характеристики визначити чи стійка система. Більш того, по вигляду перехідної характеристики якісно можна оцінити і ступінь стійкості.

1.2. Оцінка стійкості замкнутої САК

Оцінка ступеня стійкості замкнутої САК проводиться з метою визначення необхідних заходів і засобів оптимізації САК. Оцінка здійснюється за допомогою логарифмічного варіанту критерію Найквіста. Це дозволяє не тільки побічно, по запасах стійкості, судити про ступінь стійкості САК, але і чисельно визначити необхідні для попередньої стабілізації зміни значень параметрів елементів.

1.3. Оцінка якості САК

Оцінка виконується з метою порівняння показників якості перехідного і сталого режимів оптимізованої САК.

Оцінка якості перехідного режиму САК здійснюється по перехідній функції замкнутої САК.

Оцінити час регулювання, перерегулювання. Перерегулювання хорошої системи знаходиться в межах 0% - 20%. Якщо отримане перерегулювання перевищує величину 40%, слід повернутися до корекції системи і зменшити посилення контура.

Приблизно визначити по ЛАЧХ розімкненого контура остаточно скоректованої системи коефіцієнти помилок с₀, с₁ і с₂. Можливе визначення коефіцієнтів помилок і альтернативним способом, безпосередньо в VisSim.