Студопедия

КАТЕГОРИИ:

АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция

Рекомендации по выполнению курсовой работы

Стр 1 из 2Следующая ⇒

ТЕОРИЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ

Методические указания к курсовой работе

 

Направление подготовки дипломированных специалистов

220000 – «Автоматика и управление»,

специальность

220201 - «Управление и информатика в технических системах»

 

Коломна, 2010



ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования

Коломенский институт (филиал)

 «Московский государственный открытый университет»

Кафедра автоматики и электроники в машиностроении

 

                                                                                         «УТВЕРЖДЕНО»

                                                                                      Учебно-методическим

                                                                                         Советом КИ МГОУ

                                                                                       Председатель Совета

 

__________________

 

                                                                                        ____________ 2010 г.

 

Мяльдзин Н.Х.

 

«ТЕОРИЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ»

 

Методические указания к курсовой работе

 

 

                                                                                                     

 

 

Коломна

2010

 

УДК 681.5                 ББК 32.97 М-99 Печатается в соответствии с решением учебно-методического совета Коломенского института (филиала) Московского государственного открытого университета от 11.01.2010г. №1-10/УМС  

Теория автоматического управления: Методические указания для студентов очной и очно-заочной формы обучения по специальности 220201 - Управление и информатика в технических системах: Сост. Мяльдзин Н.Х. – Коломна: КИ (ф) МГОУ, 2010. – 14 с.

Методические указания составлены в соответствии с Государственными образовательными стандартами высшего профессионального образования по направлению подготовки дипломированного специалиста 220201 – «Управление и информатика в технических системах».

Методические указания одобрены на заседании кафедры «Автоматика и электроника в машиностроении» Коломенского института (филиала) МГОУ (протокол № 5 от 20.10.09) и утверждена учебно-методическим советом.

 

УДК 681.5

ББК 32.97

 © Мяльдзин Н.Х.

© КИ (ф) МГОУ, 2010

 

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ РАБОТЫ

 

Название работы

Расчет параметров нелинейной системы автоматического управления

 

Цель работы

1. Изучение методов линеаризации нелинейных статических характеристик звеньев.

2. Изучение методов определения параметров автоколебаний в нелинейных САУ.

 

Разделы курса

Для выполнения работы необходимо изучить разделы курса: «Типовые нелинейности»; «Автоколебания в нелинейных САУ»; «Метод гармонической линеаризации».

 

Список рекомендованной литературы

1. В.А.Бесекерский, Е.П.Попов. Теория систем автоматического управления. – СПб.: Изд-во «Профессия», 2003.-747с.

2. Методы классической и современной теории автоматического управления: Учебник для вузов в 3-х томах/Под редакцией Н.Д.Егупова. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э.Баумана, 2002.

3. Теория автоматического управления. Под редакцией А.А. Воронова. – М.: Высшая школа. 1986. – ч .1 - 367с., ч.2 – 504с.

4. Сборник задач по теории автоматического регулирования и управления. Под редакцией В.А. Бесекерского. – М.: Наука, 1978. - 511с.

 

Описание работы

Курсовая работа представляет собой расчет нелинейной САУ с двухпозиционным регулятором. Рассчитывается система автоматической стабилизации сил натяжения кромок движущейся ленты ткани. Принципиальная схема системы показана на рис.1.

Рис.1

 

Принцип действия САУ

    Движущаяся ткань последовательно обходит ролики 1 и 2. Ролик 2 может поворачиваться вокруг вертикальной оси двигателем М со встроенным редуктором. Это приводит к изменению разности сил натяжения левой и правой кромок ткани на выходе из системы. Обозначается эта разность сил - f(t). Она представляет собой ошибку регулирования. Измеряется датчиком Д и выдается в регулятор Р в форме электрического напряжения:

,

где kD – коэффициент передачи датчика.

    Регулятор Р представляет собой электрическое реле и выходной сигнал описывается следующим математическим выражением:

,

где U(t) – электрическое напряжение на выходе регулятора;

     – нелинейная статическая характеристика регулятора.

Напряжение U(t) поступает на управляющую обмотку двигателя М и обеспечивает через редуктор поворот ролика 2 в таком направлении, чтобы обеспечить уменьшение разности сил натяжения кромок ткани f(t). Двигатель с редуктором и нагрузкой описывается уравнением:

,

где j(t) – угол поворота ролика 2 вокруг вертикальной оси;

    fв(t) – случайно изменяющаяся во времени разность сил натяжения левой и правой кромок ткани на входе системы, т.е. перед роликом 1 (возмущающее воздействие);

    k1 – коэффициент передачи по управляющему воздействию;

    k2 – коэффициент передачи по возмущающему воздействию;

    T – постоянная времени двигателя.

Разность сил натяжения ткани на выходе из системы за роликом 2 вблизи датчика Д связана с разностью сил натяжения ткани на входе системы перед роликом соотношением:

,

где k3  - постоянный коэффициент преобразования угла поворота валика 2 в разность сил натяжения.

    Величину напряжения «с» на выходе регулятора необходимо определить в процессе выполнения курсовой работы.

Задание

1. Используя заданное математическое описание элементов составить структурную динамическую схему рассматриваемой системы управления. Преобразовать структурную схему таким образом, чтобы на ней было показано задающее воздействие  (соответствующее идеальному алгоритму управления ), а возмущение поступало в замкнутый контур системы в одном месте.

2. С целью исследования автоколебаний, привести схему к расчетной, содержащей линейную и нелинейную части. При выполнении считать , т.к. автоколебания представляют собой свободное движение системы.

3. Используя метод гармонической линеаризации, получить гармоническую передаточную функцию нелинейного элемента.

4. Найти наибольшую величину C, при которой амплитуда колебаний ролика не превосходит допустимого значения D. Определить частоту и амплитуду таких колебаний.

5. Построить зависимость амплитуды и частоты автоколебаний от величины напряжения регулятора. Выбрать рабочее значение этого напряжения.

6. Провести исследование влияния варьируемых параметров системы на параметры автоколебаний.

Варианты заданий приведены в таблицах.

 

Таблица вариантов №1

Регулятор описывается математическим выражением:

b и c - постоянные параметры статической характеристики реле.

График зависимости  показан на рис.2.

 

Рис.2

Численные значения параметров приведены в таблицах 1.1 и 1.2.

Таблица 1.1

№ п/п kD k1 k2 k3 Т b D Варьируемый параметр
  в/Н рад/с.В рад/с.Н Н/рад с В рад  
1 0.125 0.284 0.077 121 0.47 0.013 0.013 kD
2 0.093 0.238 0.075 126 0.38 0.01 0.011 k1
3 0.151 0.311 0.078 135 0.42 0.011 0.012 k3
4 0.17 0.282 0.069 108 0.49 0.011 0.01 Т
5 0.116 0.258 0.069 129 0.43 0.013 0.014 b
6 0.162 0.296 0.072 114 0.35 0.012 0.011 kD
7 0.101 0.263 0.071 131 0.47 0.012 0.013 k1
8 0.134 0.302 0.075 127 0.44 0.01 0.011 k3
9 0.119 0.247 0.077 112 0.51 0.01 0.012 Т
10 0.143 0.269 0.073 117 0.36 0.011 0.011 b
11 0.127 0.271 0.07 131 0.37 0.01 0.011 kD
12 0.109 0.243 0.074 125 0.46 0.013 0.013 k1
13 0.168 0.321 0.077 124 0.39 0.019 0.011 k3
14 0.118 0.272 0.069 134 0.41 0.013 0.013 Т
15 0.159 0.268 0.07 128 0.5 0.012 0.011 b
16 0.104 0.285 0.072 115 0.48 0.011 0.011 kD
17 0.137 0.271 0.072 132 0.45 0.012 0.013 k1
18 0.121 0.297 0.071 123 0.38 0.012 0.011 k3
19 0.149 0.251 0.074 114 0.43 0.012 0.014 Т
20 0.131 0.273 0.076 113 0.46 0.011 0.011 b
21 0.145 0.284 0.071 110 0.44 0.013 0.013 k1
22 0.148 0.292 0.07 114 0.42 0.01 0.013 k3
23 0.152 0.304 0.074 118 0.46 0.011 0.012 Т
24 0.154 0.262 0.074 122 0.49 0.013 0.012 kD
25 0.156 0.252 0.072 126 0.35 0.012 0.011 b

Таблица 1.2

№ п/п kD k1 k2 k3 Т b D Варьируемый параметр
  в/Н рад/с.В рад/с.Н Н/рад с В рад  
1 0.093 0.311 0.069 120 0.35 0.012 0.011 kD
2 0.151 0.285 0.069 114 0.47 0.013 0.012 k1
3 0.17 0.258 0.072 131 0.44 0.01 0.011 k3
4 0.116 0.296 0.071 127 0.51 0.012 0.011 Т
5 0.162 0.263 0.075 112 0.36 0.01 0.013 b
6 0.101 0.302 0.077 117 0.37 0.013 0.011 kD
7 0.134 0.247 0.073 131 0.46 0.01 0.013 k1
8 0.119 0.269 0.07 125 0.39 0.013 0.011 k3
9 0.143 0.271 0.074 124 0.41 0.012 0.011 Т
10 0.127 0.243 0.077 134 0.5 0.011 0.013 b
11 0.109 0.321 0.069 128 0.48 0.012 0.011 kD
12 0.168 0.272 0.07 115 0.45 0.012 0.014 k1
13 0.115 0.285 0.072 132 0.38 0.012 0.011 k3
14 0.158 0.271 0.072 123 0.43 0.11 0.013 Т
15 0.104 0.297 0.071 114 0.45 0.013 0.012 b
16 0.137 0.251 0.074 113 0.47 0.01 0.012 kD
17 0.121 0.273 0.076 121 0.38 0.011 0.01 k1
18 0.149 0.284 0.077 126 0.42 0.012 0.014 k3
19 0.131 0.238 0.074 135 0.49 0.013 0.011 Т
20 0.125 0.271 0.078 108 0.48 0.012 0.013 b
21 0.104 0.282 0.073 119 0.42 0.011 0.011 kD
22 0.131 0.276 0.073 113 0.46 0.011 0.011 k1
23 0.149 0.268 0.072 131 0.38 0.012 0.013 k3
24 0.121 0.254 0.072 126 0.45 0.012 0.014 Т
25 0.137 0.286 0.074 115 0.48 0.013 0.011 b

 


 




Таблица вариантов №2

    Регулятор описывается математическим выражением:

b1, b2 и c - постоянные параметры статической характеристики реле.

График зависимости  показан на рис.3.

 

 

Рис. 3

 

Численные значения параметров приведены в таблицах 2.1 и 2.2.


 

Таблица 2.1

№ п/п kD k1 k2 k3 Т D b1 b2 Варьируемый параметр
  в/Н рад/с.В рад/с.Н Н/рад с рад В В  
1 0.12 0.28 0.07 120 0.4 0.01 0.01 0.02 kD
2 0.09 0.23 0.08 100 0.3 0.02 0.03 0.04 k1
3 0.15 0.31 0.1 110 0.35 0.01 0.01 0.03 k3
4 0.14 0.28 0.09 115 0.32 0.02 0.02 0.03 Т
5 0.12 0.25 0.09 120 0.36 0.01 0.02 0.04 k1
6 0.13 0.29 0.07 110 0.35 0.01 0.02 0.03 kD
7 0.11 0.26 0.07 100 0.37 0.01 0.01 0.02 k1
8 0.14 0.3 0.08 120 0.4 0.02 0.01 0.03 k3
9 0.12 0.24 0.1 110 0.3 0.02 0.03 0.04 Т
10 0.14 0.26 0.09 115 0.36 0.02 0.01 0.02 k3
11 0.12 0.27 0.07 120 0.37 0.01 0.02 0.03 kD
12 0.1 0.24 0.08 105 0.4 0.02 0.03 0.04 k1
13 0.15 0.32 0.09 120 0.39 0.01 0.01 0.02 k3
14 0.11 0.27 0.1 100 0.34 0.01 0.03 0.04 Т
15 0.15 0.26 0.07 105 0.3 0.02 0.02 0.03 k3
16 0.1 0.28 0.07 115 0.38 0.02 0.01 0.02 kD
17 0.13 0.27 0.08 120 0.4 0.01 0.02 0.04 k1
18 0.12 0.29 0.09 100 0.38 0.01 0.01 0.03 k3
19 0.14 0.25 0.1 115 0.4 0.01 0.01 0.02 Т
20 0.13 0.26 0.07 110 0.34 0.02 0.02 0.04 kD
21 0.1 0.3 0.08 120 0.32 0.02 0.03 0.04 k3
22 0.15 0.28 0.09 100 0.38 0.01 0.02 0.04 k1
23 0.13 0.26 0.1 110 0.3 0.01 0.03 0.04 Т
24 0.11 0.24 0.08 105 0.36 0.01 0.02 0.03 kD
25 0.12 0.27 0.1 115 0.4 0.02 0.03 0.04 k3

 


 

Таблица 2.2

№ п/п kD k1 k2 k3 Т D b1 b2 Варьируемый параметр
  в/Н рад/с.В рад/с.Н Н/рад с рад В В  
1 0.12 0.28 0.07 120 0.4 0.01 0.01 0.02 kD
2 0.09 0.23 0.08 100 0.3 0.02 0.03 0.04 k1
3 0.15 0.31 0.1 110 0.35 0.01 0.01 0.03 k3
4 0.14 0.28 0.09 115 0.32 0.02 0.02 0.03 Т
5 0.12 0.25 0.09 120 0.36 0.01 0.02 0.04 k1
6 0.13 0.29 0.07 110 0.35 0.01 0.02 0.03 kD
7 0.11 0.26 0.07 100 0.37 0.01 0.01 0.02 k1
8 0.14 0.3 0.08 120 0.4 0.02 0.01 0.03 k3
9 0.12 0.24 0.1 110 0.3 0.02 0.03 0.04 Т
10 0.14 0.26 0.09 115 0.36 0.02 0.01 0.02 k3
11 0.12 0.27 0.07 120 0.37 0.01 0.02 0.03 kD
12 0.1 0.24 0.08 105 0.4 0.02 0.03 0.04 k1
13 0.15 0.32 0.09 120 0.39 0.01 0.01 0.02 k3
14 0.11 0.27 0.1 100 0.34 0.01 0.03 0.04 Т
15 0.15 0.26 0.07 105 0.3 0.02 0.02 0.03 k3
16 0.1 0.28 0.07 115 0.38 0.02 0.01 0.02 kD
17 0.13 0.27 0.08 120 0.4 0.01 0.02 0.04 k1
18 0.12 0.29 0.09 100 0.38 0.01 0.01 0.03 k3
19 0.14 0.25 0.1 115 0.4 0.01 0.01 0.02 Т
20 0.15 0.32 0.08 110 0.34 0.02 0.03 0.04 kD
21 0.1 0.24 0.09 105 0.36 0.02 0.02 0.03 k3
22 0.12 0.26 0.07 120 0.38 0.02 0.02 0.04 k1
23 0.14 0.28 0.1 115 0.32 0.01 0.02 0.03 Т
24 0.15 0.3 0.08 100 0.3 0.01 0.03 0.04 kD
25 0.13 0.32 0.1 120 0.4 0.01 0.02 0.04 k3

 


 




Рекомендации по выполнению курсовой работы

1. Для определения автоколебаний рекомендуется использовать частотный метод Л.С.Гольдфарба.

2. При расчетах принять коэффициенты гармонической линеаризации:

- для статической характеристики «реле с гистерезисом»

,     .

- для статической характеристики «реле с зоной нечувствительности и с гистерезисом»

3. При выборе рабочего значения напряжения регулятора необходимо выбирать стандартные значения напряжения источников питания.

 


 


К.т.н., доцент

 

Мяльдзин Нури Хамзядинович

 




12Следующая ⇒






Последнее изменение этой страницы: 2018-04-12; просмотров: 152.

stydopedya.ru не претендует на авторское право материалов, которые вылажены, но предоставляет бесплатный доступ к ним. В случае нарушения авторского права или персональных данных напишите сюда...