Анализ и синтез системы автоматического управления

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН

Северо-Казахстанский государственный университет им. М. Козыбаева

Факультет инженерии и цифровых технологий

«Кафедра энергетика и радиоэлектроника»

КУРСОВАЯ РАБОТА

На тему: «Анализ и синтез системы автоматического управления»

по дисциплине – «Автоматическое регулирование»

Выполнил

Студент гр. ЭЭ-17         Яценко В.С.

Научный руководитель ст. преподаватель          Зыкова Н.В.

Петропавловск, 2018г

        Содержание

Введение        3

1. Исследование режимов системы автоматического управления        4

1.1.Определение передаточной функции замкнутой системы         4

1.2.Построение ЛАЧХ        6

1.3.Построение ЛФЧХ        7

1.4.Временные характеристики САУ        8

1.5. Исследование устойчивости САУ        10

1.5.1 Критерий устойчивости Рауса – Гурвица.                                    10

1.5.2 Критерий устойчивости Михайлова.                                            11

1.6 Моделирование исследуемых характеристик в MatLab        12

2.Синтез системы «объект-регулятор»        15

2.1 Расчет оптимальных параметров регуляторов        15

2.2 Выбор оптимального регулятора на основе экспериментальных исследований        20

Заключение        24

Список литературы        25

        Введение

Целью данной курсовой работы является закрепление теоретических знаний и выработка практических навыков по проектированию промышленных автоматических систем регулирования.

При исследовании различных свойств автоматических систем используют два подхода: экспериментальный и теоретический. Данная курсовая работа посвящена теоретическим и экспериментальным методам исследования.

При выполнении курсовой работы ставятся следующие задачи  и цели:

Закрепление и более глубокое усвоение определенного объема теоретических знаний, включающего ниже перечисленные вопросы:

–  методы построения и преобразования структурных схем системы автоматического управления (САУ);

–  передаточные функции типовых звеньев САУ;

–  основные критерии устойчивости переходных процессов САУ.

Приобретение навыков, освоение методов технического расчета и проектирования при составлении математического описания САУ и проведения анализа устойчивости САУ.

Развитие самостоятельности при выборе методов расчета и творческой инициативы при решении конкретных задач.

Вторая часть курсовой работы включает в себя следующие задачи:

1. определение передаточной функции объекта управления;
2. расчет параметров регуляторов и выбор оптимального регулятора;
3. синтез полученной системы «регулятор-объект» в среде MATLAB;
4. построение переходной характеристики с целью определения показателей качества системы.

Математическое описание системы, т.е. получение ее математической модели, начинается с разбиения ее на звенья и описания этих звеньев. Последнее может осуществляться либо аналитически в виде уравнений, связывающих входные и выходные величины звена, либо графически в виде характеристик, описывающих ту же связь. По уравнениям или характеристикам отдельных звеньев составляются уравнения или характеристики системы в целом, на основании которых и исследуется система.

1. Исследование режимов системы автоматического управления

1.1 Определение передаточной функции замкнутой системы

[pic 1]

Рисунок 1.1. Функциональная схема системы регулирования температуры:

где UЗ – задающее напряжение; УС – усилитель; ΔU – отклонение напряжения; U1 – входное напряжение регулирования двигателя; ДВ – двигатель; ϕ1 – угол поворота вала двигателя; Р – редуктор; ϕ2 – угол поворота вала редуктора; РО – регулирующий орган; t1 – температура на входе объекта; ОР – объект регулирования; t2 – температура на выходе объекта; ЧЭ – чувствительный элемент; UИЗ – измеренное напряжение.