Машиностроение \ Устройство и основы расчета систем внутреннего оборудования пассажирских вагонов

Система автоматического управления температурой в салоне пассажирского вагона

Страницы работы

9 страниц (Word-файл)

Скачать файл

Содержание работы

МПС РФ

Петербургский Государственный

Университет Путей Сообщения

Лабораторная работа

Система автоматического управления

температурой в салоне пассажирского

вагона.

Выполнил: студент гр. В-006

Степанов С.В.

Проверила: Жарова Е.А.

Санкт-Петербург

2004

Элемент (группа элементов), выполняющих одну и ту же функцию, называется функциональным блоком. Совокупность функциональных блоков с соответствующими связями между ними называется функциональной схемой.

Функциональная схема САУ

ВБ - воспринимающий блок;

ЗБ - задающий блок;

ЭС - элемент сравнения;

УБ - управляющий блок;

ИБ - исполнительный блок;

УО - управляемый объект;

- возмущающее воздействие;

- управляемый параметр;

- контрольное воздействие

Принципиальная схема системы

автоматического управления температурой

в салоне пассажирского вагона

Структурная схема САУ

-это совокупность динамических звеньев с соответствующими связями между ними.

Выбор параметров элементов САУ

*Номер* *элемента*	*Наименование элемента*	*Функциональный блок*	Характеристика блока
1	Контактный термометр	Воспринимающий блок	Часть системы, которая воспринимает фактическое значение управляемого параметра.
2	Магнитный усилитель	Управляющий блок	Часть системы, которая усиливает сигналы.
3	Электромагнитный двигатель (соленоид)	Исполнительный блок	Часть системы, которая непосредственно вырабатывает управляющее воздействие.

*Эле-мент*	*Динамическое звено*	*Шифр звена*	*Уравнение передаточной функции* W(S)	*Принятые параметры уравнения* *К Т*
1	Инерционное	ВБ		0,1 60
2	Инерционное	УБ		40 0,25
3	Колебательное	ИБ		2 0,25 0,5

Уравнение математической модели САУ

с использованием передаточной функции:

где - переходная функция разомкнутой системы:

- передаточная функция i-го звена

;

- передаточная функция возмущающего воздействия.

Тогда уравнение САУ можно переписать в виде:

Рассмотрим выражение в квадратных скобках, приравняв его к 0:

После преобразования получим:

Используя данные таблицы, имеем:

Устойчивость САУ

Устойчивостью называют способность системы возвращаться в исходное состояние равновесия после снятия с нее возмущения, которое вывело систему из этого равновесия. Основным условием устойчивости системы является:

где - собственное движение системы.

Критерии устойчивости

1. Критерий Гурвица

Применяется для уравнений не выше 6-го порядка.

Составляется главный определитель Гурвица, в который по главной диагонали вписываются коэффициенты уравнения, начиная с а . Затем заполняются столбцы: вверх по возрастающим индексам, вниз – по убывающим. Если индекс меньше 0 или больше n, то записывается 0. После этого выделяется соответствующий определитель:

D= =

Вычислим определитель третьего порядка:

Получаем:

Система устойчива по критерию Гурвица.

2. Критерий Михайлова

Построим кривую Михайлова (годограф)

Рассмотрим характеристическое уравнение D(S)

;

Заменим S на iw:

Вычислим действительную и мнимую части уравнения, считая, что

Рассмотрим последнее выражение в виде:

Построим график полученных функций

*Круговая частота* w	*X(w)*	*Y(w)*
0	9	0
1	-35.25	49.48
2	-156.75	31.38
3	-321.75	-121.92
4	-474	-478
5	-534.75	-1104.45
6	-402.75	-2068.88
7	45.75	-3438.86
8	957	-5282
9	2499.75	-7665.89
10	4865.25	-10658.13

По критерию Михайлова система устойчива, т.к. кривая Михайлова проходит плавно против часовой стрелки столько квадрантов (П/2), какова степень характеристического уравнения, т.е. 4 и уходит в бесконечность.

Оценка качества системы

1. Запас устойчивости

1.1 Максимальное значение управляемой величины:

1.2 Динамический заброс:

Динамический заброс соответствует нормальной системе.

1.3 Число колебаний:

- соответствует нормальной системе.

1.4 Затухание по корню :

где - действительная часть корня , ;

- мнимая часть корня , ;

Затухание имеет значение, превышающее нормальное. Для сдемпфированных систем значение затухания находится в

пределах от 0,9 до 0,98.

1.5 Колебательность (склонность системы колебаться) по корню :

Показатель колебательности характеризует высоту резонансного пика амплитудно-частотной характеристики. Колебательность имеет значение, превышающее нормальное. Для нормально сдемпфированных систем – 1,52….2,72.

1.6 Запас устойчивости по амплитуде и по фазе.

Эти показатели отражают особенности критерия устойчивости Найквиста. Запас устойчивости по амплитуде представляет собой удаление годографа частотно-передаточной функции разомкнутой системы от точки (-1;0) по действительной оси при фазе – п.

Показатель запаса устойчивости по фазе превышает нормальное значение в пределах от 30 до 60.

2. Показатели быстродействия

2.1 Время переходного процесса:

Чем меньше время, тем быстродействие выше.

2.2 Средний геометрический корень:

2.3 Степень быстродействия

За степень быстродействия принимают абсолютное значение действительной части ближайшего к мнимой оси корня характеристического уравнения. Этот корень соответствует наиболее медленно затухающей составляющей переходного процесса.

;