Разработка и исследование дискретной системы автоматического регулирования

Севастопольский национальный университет ядерной энергии и промышленности

Институт энергетики АЭС

      Кафедра автоматизации технологических процессов и производств

Пояснительная записка

к  курсовому проекту по дисциплине

«Теория автоматического управления»

студента 144 группы

Дмитрякова Сергея Анатольевича

на тему: «Разработка и исследование дискретной системы  

автоматического регулирования»

                                           0925.КП.ТАУ.08.09.ПЗ

Студент      __________(Дмитряков С.А.)

Руководитель  ________(Дикусар Ю.Г.)

г. Севастополь

2009 г.

Содержание

Список принятых сокращений……………….………………………………...………..…...5

Введение………………………………………………………………...……………………..6

1  Разработка функциональной и структурной схемы ДСАР……………………...….8

2  Описание принципа действия САР……………………………………...…………...9

3  Графики сигналов в дискретной части САР…………………………………..……10

4  Определение диапазона частот входного в дискретную часть САР

    непрерывного сигнала…………………………………………………………..…….12

5  Разработка структурных схем с ПФ замкнутой и разомкнутой САР……………..12

6  Определение Z-ПФ замкнутой и разомкнутой САР……………………………..…16

7  Расчет эквивалентной схемы аналогового регулирующего блока……………..….18

8  Определение устойчивости САР с помощью логарифмического

     критерия устойчивости………………………………………………………...……..19

9  Определение устойчивости САР по Z-корневому критерию………………...…….24

10  Определение устойчивости САР по w-корневому критерию ………………..…….25

11   Определение устойчивости САР по аналогу критерия Гурвица…………………..26

12   Определение устойчивости САР по критерию Шура-Кона………………………..27

13   Определение устойчивости САР по аналогу критерия Михайлова……………….31

14   Определение устойчивости САР по аналогу критерия Найквиста………………..32

15   Построение графика переходного процесса………………………………………...35

16   Определение прямых показателей качаства………………………………………...36

17   Мультимикропроцессорные системы………..….…….…………………………….37

Выводы…………………………………………………………………………………………55

Перечень используемой литературы…………………………………………………………58

Приложение А ...........................................................................................................................59

Приложение Б …………………………………………………………………………………61

Приложение В …………………………………………………………………………………62

Приложение Г …………………………………………………………………………………63

Приложение Д …………………………………………………………………………………64

Приложение Е……………………………………………………………………………….....65

Список принятых сокращений

АСУ ТП – автоматизированная система управления технологическими                      процессами;

АФХ – амплитудно-фазовая характеристика;

АЦП – аналого-цифровой преобразователь;

АЭС – атомная электрическая станция;

ВУ – вычислительное устройство;

ГОС – главная обратная связь;

ДСАР – дискретная система автоматического регулирования;

ДУ – дифференциальное уравнение;

ИД – исполнительный двигатель;

ИЭ – измерительный элемент;

ЛЧХ – логарифмические частотные характеристики;

ЛАЧХ – логарифмическая амплитудная частотная характеристика;

ЛФЧХ – логарифмическая фазовая частотная характеристика;

ОР – объект регулирования;

ПП – переходный процесс;

ПФ – передаточная функция;

Р – редуктор;

РО – регулирующий орган;

САР – система автоматического регулирования;

СУ – сравнивающее устройство;

ФЭ – формирующий элемент;

ХУ – характеристическое уравнение;

ЦАП – цифро-аналоговый преобразователь;

ЧФ – частотная функция.

Введение

Автоматизация технологических процессов всё более широко внедряется  во все области техники, в том числе и в технику ядерной энергетики и АЭС в целом. Автоматизация – одно из самых прогрессивных направлений в общем развитии науки и техники.

Автоматическое управление является более точным, быстродействующим и эффективным по сравнению с ручным управлением, поэтому тенденция его повсеместного внедрения глубоко оправдана. Автоматизация в промышленности означает дальнейший рост производительности труда. Современная автоматизированная система состоит из большого количества вычислительных машин, соединённых в один комплекс управления, в котором координирующее действие и контроль осуществляет человек.

Автоматизация управления атомными энергетическими установками вызывается необходимостью обеспечить безопасность обслуживающего персонала, предохранить реактор и всю установку от опасных режимов работы.

Возрастание требований к качеству работы САР, увеличение объема перерабатываемой информации, сложность объектов управления привели к тому, что средствами аналоговой техники и непрерывной автоматики, не говоря уже о ручном управлении, нельзя решить многие практические задачи. В результате в современных системах управления и регулирования технологическими процессами стали широко использовать дискретные (цифровые) системы автоматизации, в состав которых входят электронные вычислительные машины (ЭВМ) или специализированные цифровые устройства.

Дискретные системы автоматического регулирования имеют ряд преимуществ:

- дискретные элементы обеспечивают более высокую точность передачи и преобразования информации;

- дискретные сигналы в меньшей степени подвержены к искажениям при передаче и хранении информации (имеют высокую устойчивость, меньше зависят от температуры);

- дискретный режим позволяет значительно повысить пропускную способность (скорость передачи информации);

- дискретные сигналы легко преобразуются в цифровой код и обрабатываются с помощью ЭВМ;

- при использовании дискретных сигналов значительно снижаются массогабаритные показатели аппаратуры;

- в дискретных САР просто осуществляется перестройка структуры и регулировка параметров.

В отличие от других систем автоматического регулирования дискретная САР, кроме непрерывной, содержит ещё и дискретную часть, в которую входят электронная вычислительная машина (ЭВМ) и преобразователи непрерывных величин (сигналов) в дискретные и наоборот (АЦП и ЦАП).

Аналого-цифровой преобразователь (АЦП) осуществляет преобразование непрерывного сигнала в дискретный (цифровой). При исследовании дискретных САР аналогово-цифровой преобразователь представляется в виде идеального ключа (дискретизатора или  простейшего импульсного элемента) способного мгновенно размыкаться и замыкаться, генерируя на выходе последовательность мгновенных равноотстоящих импульсов типа δ-функций, амплитуда импульсов при этом будет пропорциональна величине непрерывного сигнала в момент замыкания ключа.

От АЦП сигнал поступает на ЭВМ, в которой реализован алгоритм управления объектом (в цифровых регуляторах – закон регулирования). ЭВМ представляется как последовательное соединение цифрового фильтра, осуществляющего преобразование входного сигнала по заданному алгоритму, и звена запаздывания с передаточной функцией e^-TS, учитывающей время запаздывания сигнала в цифровом фильтре.