13495

СИНТЕЗ СИСТЕМ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ. СТРУКТУРНАЯ КОРРЕКЦИЯ

Лабораторная работа

Информатика, кибернетика и программирование

Лабораторная работа №12. Синтез систем автоматического регулирования. СТРУКТУРНАЯ КОРРЕКЦИЯ Дисциплина: ОПД.Ф.15. Теория автоматического управления Цель работы Изучить влияние последовательного включения различных корректирующих звеньев на свойс

Русский

2013-05-11

386 KB

6 чел.

Лабораторная работа №12.

Синтез систем автоматического регулирования.

СТРУКТУРНАЯ КОРРЕКЦИЯ

Дисциплина: ОПД.Ф.15. «Теория автоматического управления»

  1.  Цель работы

Изучить влияние последовательного включения различных корректирующих звеньев на свойства разомкнутой САУ.

  1.  Краткие теоретические сведения

Коррекция включением последовательных корректирующих звеньев один из наиболее распространенных путей коррекции свойств САУ, особенно в случае структурно неустойчивых САУ. Способ коррекции с помощью последовательного корректирующего устройства не требует сложных расчетов и прост в практическом исполнении. Поэтому он нашел широкое применение, особенно при коррекции систем, в которых используется электрический сигнал в виде напряжения постоянного тока, величина которого функционально связана с сигналом рассогласования.

2.1 Включение интегрирующего звена в статическую САУ

Если в статическую САУ последовательно с регулятором включить астатическое звено с передаточной функцией:

то САУ станет астатической, то есть теоретически она будет иметь нулевую статическую ошибку εуст = 0 (рис.1).

Рисунок 1

Включение последовательного астатического звена приведет к изменению частотных характеристик. Т.е. введение в статическую САУ последовательного интегрирующего звена переводит ее в разряд астатических САУ, повышая тем самым точность управления, но требует, как правило, специальных мер по повышению запаса устойчивости САУ, например, можно уменьшить коэффициент передачи САУ.

Кроме снижения запасов устойчивости существенным недостатком данного способа коррекции САУ является снижение частоты среза ωср, следовательно увеличение постоянной времени переходного процесса, то есть уменьшение быстродействия САУ.

2.2 Включение апериодического звена

Апериодическое звено имеет следующую передаточную функцию:

Введение в прямую цепь апериодического звена с постоянной времени значительно большей, чем у звеньев исходной САУ, повышает запас устойчивости САУ.

К достоинствам можно отнести также снижение высокочастотных помех и колебательности переходных процессов, о чем свидетельствует смещение вниз высокочастотной части ЛАЧХ. Поэтому такой прием повышения запаса устойчивости называется демпфированием с подавлением высоких частот.

Недостаток – уменьшается частота среза ωср, то есть снижается быстродействие системы.

2.3 Включение форсирующего звена

 Передаточная функция идеального форсирующего звена:

Изначально неустойчивая САУ после коррекции идеальным форсирующим звеном становится устойчивой. Кроме того, увеличивается частота среза, то есть повышается быстродействие системы. Это достоинства данного способа корректировки. Вместе с тем высокочастотная часть ЛАЧХ смещается вверх, то есть усиливается влияние высокочастотных помех. Поэтому данный способ называется демпфированием с поднятием высоких частот. Это серьезный недостаток, ограничивающий применение данного способа корректировки.

3. Порядок выполнения работы

Пусть передаточная функция исходной САУ имеет вид:

3.1 С помощью программы MATLAB необходимо:

1) составить структурную схему исходной САУ с параметрами соответствующими варианту студента (см. таблицу 1).

Таблица 1

Вариант

К

Т1

Т2

Т3

0

8

0,1

0,02

0,001

1

10

0,4

0,01

0,003

2

9

0,3

0,03

0,002

3

8,5

0,35

0,025

0,0025

4

11

0,5

0,015

0,0015

2) рассмотреть логарифмические частотные характеристики САУ;

3) включить в разомкнутую САУ последовательно интегрирующее корректирующее звено;

4) рассмотреть логарифмические частотные характеристики полученной системы;

5) определить наклон ЛФЧХ исходной и скорректированной систем;

6) определить запасы устойчивости систем;

7) найти статические ошибки  исходной и скорректированной систем и определить их астатизм;

8) сравнить найденные параметры и частотные характеристики и сделать выводы.

3.2 С помощью программы MATLAB:

1) составить структурную схему исходной САУ с параметрами соответствующими варианту студента (см. таблицу 2).

Таблица 2

Вариант

К

Т1

Т2

Т3

Та

0

37

0,05

0,02

0,001

8

1

40

0,04

0,01

0,003

6,5

2

38

0,035

0,03

0,002

7,5

3

36,5

0,03

0,025

0,0025

8,5

4

39

0,045

0,015

0,0015

7

2) рассмотреть логарифмические частотные характеристики САУ;

3) включить в разомкнутую САУ последовательно апериодическое корректирующее звено;

4) рассмотреть логарифмические частотные характеристики полученной системы;

5) определить наклон ЛФЧХ исходной и скорректированной систем;

6) определить запасы устойчивости систем;

7) сравнить обе системы и сделать выводы.

3.3 С помощью программы MATLAB:

1) составить структурную схему исходной САУ с параметрами соответствующими варианту студента (см. таблицу 3).

Таблица 3

Вариант

К

Т1

Т2

Т3

Тф(р)

0

37

0,05

0,02

0,001

0,0045

1

40

0,04

0,01

0,003

0,005

2

38

0,035

0,03

0,002

0,004

3

36,5

0,03

0,025

0,0025

0,0055

4

39

0,045

0,015

0,0015

0,005

2) рассмотреть логарифмические частотные характеристики САУ;

3) включить в разомкнутую САУ последовательно форсирующее корректирующее звено;

4) рассмотреть логарифмические частотные характеристики полученной системы;

5) определить наклон ЛФЧХ исходной и скорректированной систем;

6) определить запасы устойчивости систем;

7) сравнить обе системы и сделать выводы.

4. Содержание отчета

  1.  Цель работы.
  2.  Структурные схемы исследуемых систем.
  3.  Полученные характеристики с пояснениями.
  4.  Выводы.

  1.  Контрольные вопросы
  2.  В чем состоит особенность статического режима астатической САУ?
  3.  Можно ли добиться астатизма без включения интегрирующего звена?
  4.  Как отражается на динамических свойства САУ величина частоты среза?
  5.  Как отражается на динамических свойства САУ наклон высокочастотного участка ЛАЧХ?
  6.  Как отражается на динамических свойства САУ наклон низкочастотного участка ЛАЧХ?
  7.  Что называется демпфированием с поднятием высоких частот?
  8.  Что называется демпфированием с подавлением высоких частот?
  9.  Как изменятся динамические и статические характеристики САР при включении в регулятор интегрирующего звена?
  10.  Как изменятся динамические и статические характеристики САР при включении в регулятор астатического звена?
  11.  Как изменятся динамические и статические характеристики САР при включении в регулятор форсирующего звена?
  12.  В чем общий недостаток астатических САУ без интегрирующего звена?
  13.  Литература:
    1.  Власов К.П. Теория автоматического управления. Учебное пособие. Х.: Изд-во Гуманитарный центр, 2007. − 256 с. − ISBN 966-8324-33-1
    2.  Сенигов П.Н. Теория автоматического управления: Конспект лекций. – Челябинск: ЮУрГУ, 2001 - 93с.