Анализ присутствующих в схеме элементов. Составление функциональной схемы САР. Анализ устойчивости системы

Министерство образования РФ

Тульский государственный университет

Технологический факультет

Кафедра «Автоматизированные станочные системы»

Курсовая работа

по дисциплине

«Теория автоматического управления»

Задание

Вариант

Пояснительная записка

Выполнил:                                   студент группы

Проверил:                                                   преподаватель

Тула 2004

 Содержание

1.  Анализ исходного задания

·  Анализ присутствующих в схеме элементов

·  Составление функциональной схемы САР

·  Составление структурной схемы САР

2.  Анализ исходной замкнутой системы

·  Составление передаточной функции

·  Анализ устойчивости системы

3.  Анализ разомкнутой системы

·  Составление передаточной функции

·  Анализ устойчивости системы

4.  Анализ системы по ошибке регулирования

·  Составление передаточной функции

·  Анализ устойчивости системы

5.  Библиографический список

1. Анализ исходного задания

Данная система автоматического регулирования предназначена для поддержания на некотором заданном уровне напряжения генератора. Данная система является системой стабилизации.

Принципиальная схема системы имеет следующий вид:

Схема 1.

Анализ присутствующих в схеме элементов

Принципиальная схема СУ содержит следующие элементы:

- Генератор (Г) – объект управления (управление производится изменением магнитного потока, пересекающего обмотку возбуждения якоря генератора);

- Электронный усилитель (ЭУ) – предназначен для усиления сигнала рассогласования;

- Вспомогательный двигатель (ВД) и потенциометр 1 (П1) – исполнительное устройство (двигатель перемещает ползунок потенциометра, встроенного в обмотку возбуждения генератора);

- Магнитный усилитель (МУ) – предназначен для усиления напряжения, поступающего на обмотку возбуждения генератора.

- Потенциометр 2 (П2) – выполняет роль задающего устройства.

Проанализируем подробно элементы системы (динамические звенья).

1. Генератор (Г).

Объект управления. Магнитный поток пересекает обмотку возбуждения якоря генератора, и, следовательно, появляется напряжения на клеммах генератора U_р.

Математически представляет собой апериодическое звено 1-го порядка.

Передаточная функция имеет вид:

, где .

2. Электронный усилитель

Усиливает сигнал рассогласования и подает его на якорь ВД.

Математически представляет собой безынерционное звено.

Передаточная функция имеет вид:

, где .

3. Вспомогательный двигатель (ВД).

Преобразует управляемый сигнал в угол поворота вала двигателя. Так как в качестве выходной величины рассматривается не угловая скорость двигателя, а угол поворота, то передаточная функция двигателя является реальным интегрирующим звеном и имеет вид:

.

4. Потенциометр 1 (П1).

При помощи ползунка устанавливается напряжение, подаваемое на обмотку возбуждения генератора (Г).

Математической моделью этого звена является безынерционное звено.

Передаточная функция имеет вид:

, где .

5. Магнитный усилитель (МУ).

Усиливает управляющий сигнал и подает его на обмотку возбуждения генератора.

Математической моделью этого звена является апериодическое звено 1-го порядка.

Передаточная функция имеет вид:

, где .

6. Потенциометр 2 (П2).

Задающее устройство. При помощи ползунка устанавливается задающее напряжение.

Математической моделью этого звена является безынерционное звено.

Передаточная функция имеет вид:

, где .

Составление функциональной схемы САР

Изм У

Схема 2.

Система замкнутая, с отрицательной обратной связью. Класс системы – система стабилизации.

Составление структурной схемы САР

Схема 3.

Для удобства анализа системы приведем исходную структурную схему к одноконтурному виду с единичной обратной связью. Преобразованная структурная схема:

Схема 4.