Параметры системы автоматического управления (САУ)

Курсовая работа по предмету «Коммуникации»
Информация о работе
  • Тема: Параметры системы автоматического управления (САУ)
  • Количество скачиваний: 57
  • Тип: Курсовая работа
  • Предмет: Коммуникации
  • Количество страниц: 21
  • Язык работы: Русский язык
  • Дата загрузки: 2014-12-12 00:42:39
  • Размер файла: 1012.2 кб
Помогла работа? Поделись ссылкой
Ссылка на страницу (выберите нужный вариант)
  • Параметры системы автоматического управления (САУ) [Электронный ресурс]. – URL: https://www.sesiya.ru/kursovaya-rabota/kommunikacii/parametry-sistemy-avtomaticheskogo-upravleniya-sau/ (дата обращения: 02.08.2021).
  • Параметры системы автоматического управления (САУ) // https://www.sesiya.ru/kursovaya-rabota/kommunikacii/parametry-sistemy-avtomaticheskogo-upravleniya-sau/.
Есть ненужная работа?

Добавь её на сайт, помоги студентам и школьникам выполнять работы самостоятельно

добавить работу
Обратиться за помощью в подготовке работы

Заполнение формы не обязывает Вас к заказу

Информация о документе

Документ предоставляется как есть, мы не несем ответственности, за правильность представленной в нём информации. Используя информацию для подготовки своей работы необходимо помнить, что текст работы может быть устаревшим, работа может не пройти проверку на заимствования.

Если Вы являетесь автором текста представленного на данной странице и не хотите чтобы он был размешён на нашем сайте напишите об этом перейдя по ссылке: «Правообладателям»

Можно ли скачать документ с работой

Да, скачать документ можно бесплатно, без регистрации перейдя по ссылке:

Министерство РФ по связи и информатизации
Поволжская государственная академия телекоммуникаций
и информатики

Кафедра «ВЫЧИСЛИТЕЛЬНАЯ ТЕХНИКА»

Сдана на проверку Допустить к защите
«_____»___________ 2004 г. «_____»___________200¬4 г.

Защищена с оценкой ______
«_____»___________2004 г.




Курсовая работа
По предмету Основы Теории
Управления

Пояснительная записка
на _18__листах

Студент (ка) группы ___
(Фамилия И. О.)
Руководитель ______________
(Фамилия И. О.)
№ зач.книжки _02521___


Самара 2005 г.
Замечание



Содержание


Задание №1……………………………………………………………………………...4
Выполнение задания №1……………………………………………………………….5
Часть 1……………………………………………………………………………...5
Часть 2………………………………………………………………………….......5
Часть 3……………………………………………………………………………...7
Часть 4……………………………………………………………………………...8
Часть 5…………………………………………………………………………….10
Задание №2…………………………………………………………………………….12
Выполнение задания №2……………………………………………………………...12
Вывод…………………………………………………………………………………..17
Список используемой литературы…………………………………………………...18




Задание №1
Рассчитать параметры системы автоматического управления (САУ), осуществляющей автоматическое слежение за объектом перемещающемся в пространстве и излучаемом электромагнитные волны.
Структурная схема САУ:


Рис.1

РПУ - радиоприёмное устройство
ФД – фазовый детектор
КЗ – Корректирующее устройство
УМ – усилитель мощности
ЭД – электродвигатель
А – антенна с узкой диаграммой направленности
МОС – местная обратная связь
X=φц – азимут цели
Y=φа – азимут диаграммы антенны
С=x-y – ошибка слежения
Необходимо определить тип и параметры КЗ и МОС обеспечивающих качественные показатели САУ, численные значения которой определяются предпоследней N1 и последней N0 цифрами зачётки.
Исходные данные:
1) полоса пропускания: ωп=75+0.6*N1+1.2*N0=71,4(c-1)
2) показатель колебательности системы: M=1.38+0.02*N1=1.41
3) допустимые ошибки слежения:
а) по положению: e0=0
б) по скорости: e1=0.15°+0.01°N1-0.01°N0=0.13
в) по ускорению: e2=0.6°+0.01°N1-0.01°N0=0.58
ускорение изменения азимута:
°/с, °/с2
4) Параметры исходной части:
;



После расчёта КЗ и МОС необходимо составить их функциональную схему с указанием значений сопротивлений , емкостей и коэффициентов усилений. А также проверить запас устойчивости системы по фазе , усилению и определить фактический показатель колебательности Мф.
5) Используя билинейное Z – преобразование, необходимо рассчитать системные функции цифровых прототипов КЗ и МОС, и составить их структурные схемы для реализации на вычислительных машинах.


Выполнение задания №1.
1. Передаточная функция исходной части разомкнутой САУ без учёта КЗ и МОС равна:

Т.к. в передаточную функцию WРИ входит четыре инерционных звена первого порядка и интегратор, а гарантированно устойчивой является система только с двумя звеньями первого порядка, поэтому понадобиться включить минимально два корректирующих звена. Для упрощения расчётов возьмём два корректирующих звена с одинаковыми параметрами:
Т.к.
- c усилением; - без усиления

то

При условии, что КЗ включены последовательно, общая передаточная функция разомкнутой системы будет равна:

где
Приведем к стандартному виду это выражение (В нашем случае порядок астатизма ν=1):





2. Т.к. порядок астатизма САУ равен 1, то ошибка по положению равна 0, из-за наличия в системе интегратора (его функцию выполняет ЭД). Коэффициенты ошибок по положению, скорости, ускорению соответственно равны:


В системе с заданными ошибками:
=> k=76.9
=> ; kКЗ =19.25
Имея данные о полосе пропускания, необходимо поверить условие: k≥1.5ωср
=>∆φ=0.788;
=> ωср =50.619;
1.5ωср = 75.928 < 76.9
Коэффициент выбран верно.

Из выражения для c2;
, Т0 =2.245
Т.к. и =>
(1)
Эта разность постоянных времени Т1 и Т2 обеспечивает постоянную ошибку по ускорению. Но постоянные времени влияют и на полосу пропускания САУ. Второе соотношение между Т1 и Т2 найдем из ЛАЧХ разомкнутой системы.
Построим ЛАЧХ разомкнутой системы:
06
Проверим выполнение условия:
50.619<86.206
Т.к. условие выполняется, то частота среза ЛАЧХ разомкнутой системы определяется только интегратором и двумя корректирующими звеньями.
Корректирующие звенья с отставанием по фазе:


Рис.3

До частоты ω1 ЛАЧХ определяется интегратором:

На участке ЛАЧХ имеет наклон -60 дБ на декаду:

На участке (от ω2 до ωср) ЛАЧХ имеет наклон -20 дБ на декаду:

Подставим эти формулы, учитывая λ(ωср)=0 :


=>
Решая совместно:


Получим:
, Т2 =5.189
, Т1=6.4
Т.к. Т1 - Т2 > 0, то имеем корректирующие звенья с отставанием по фазе.

3. Первое корректирующее звено включим последовательно после ФД. В него включим усилитель с коэффициентом kкз . Тогда схема корректирующего звена имеет вид:

Рис.4
Коэффициент передачи инвертирующим усилителем:
Пусть R=1000 Ом
, Rос =18.25 кОм
Зададим С=1•10-4 Ф и решая систему уравнений получим R1 и R2:


=>
4. Второе КЗ реализуем по схеме включения через местную ОС (МОС), охватывающий звенья системы с нестабильными параметрами: УС, ЭД и А. Такое включение повышает стабильность параметров, охватывающих ОС звенья.
, где
- передаточная функция, охваченных ОС звеньев.
- второе КЗ без усилителя
Т.к. , то до

Тогда , где => k0=1.513 •10-3
Аналитическое выражение дает информацию о том, какие устройства нужно включать в МОС.
Передаточную функцию W0 реализуем последовательным соединением тахогенератора дифференциальной цепи с постоянной T2 и усилителя с коэффициентом усиления kУС. Передаточная функция тахогенератора:

Дифцепочка:

Рис.5
Определим kУС:
=> kус = 11.718
Общая функциональная схема местной обратной связи:

Рис.6

Зададим R/=1000 Ом
=> R/ОС = Ом
Фактические запасы устойчивости определяются по точкам ЛАЧХ и ЛФЧХ графо-аналитическим методом. Их надо запрограммировать.
ЛАЧХ:

























ЛФЧХ:
















Произведём вычисления критической частоты и частоты среза, оценку устойчивости по амплитуде и фазе, а так же вычислим фактический показатель колебательности системы:
Согласно графикам ЛАЧХ и ЛФЧХ определили, что wср (частота среза) меньше wкр (критическая частота), что свидетельствует об устойчивости системы.
ωкр=64.09 > ωср =39.47















Определим запас устойчивости по амплитуде:
=> αдб =7.15
Т.к. полученное нами значение , то данная система устойчива по амплитуде.
Определим запас устойчивости по фазе:
=> ∆φ=0.55
Т.к. полученное нами значение , то данная система устойчива по фазе.
Определим фактический показатель колебательности:
=> Мф=1.91
- это значение передаточной функции замкнутой системы на резонансной частоте.
5. Используя билинейное z-преобразование, рассчитаем системные функции цифровых прототипов КЗ и МОС и составим их структурные схемы. Произведём билинейное z-преобразование для корректирующего звена:

Произведём замену , где TД – время дискретизации
, где FД – частота дискретизации
По теореме Кательникова-Найквиста:
FД>2Fmax Fmax=Fп – частота пропускания
По определению:


Тогда верхняя частота в спектре обрабатываемого сигнала равна:
Fв= 1.5Fп = 17.04
Пусть FД = 3*Fв FД = 51.12
Следовательно => ТД =0.020
Получим



Произведём замену:






В результате получим уравнение:
по определению
Переходим к разностным уравнениям:

Этому выражению соответствует следующая схема цифрового звена первого порядка:

Рис.7
Передаточная функция с учётом коэффициентов будет иметь вид:

Проделав аналогичные преобразования для получим:


, где





Получили звено второго порядка, составим схему звена, для этого перейдем к разностным уравнениям:

Этому выражению соответствует следующая схема цифрового звена второго порядка:

Рис.8
Передаточная функция с учётом коэффициентов будет иметь вид:




Задание №2
Разработать алгоритм и программу управления для станка с ЧПУ для изготовления шахматных фигур. Исходные данные определяются по последней N0 и предпоследней N1 цифре зачётки:
№ Фигура Высота Диаметр
0,1 Пешка 50 20
Заготовка из липы длинна 1400мм, диаметр 32мм.
Выполнение задания №2
1. Структурная схема токарного станка с ЧПУ и назначение:

Рис.9

На платформе 1 закреплены резцы Р1, Р2, Р3. она может перемещаться вдоль осей x и y и поворачиваться вокруг оси по часовой и против часовой стрелки на заданный угол. Платформы 2 и 3 служат для зажима заготовки с торцов и могут перемещаться влево и вправо вдоль оси х на заданное расстояние. Патрон зажимает и разжимает заготовку и вращает её вокруг оси x заданной угловой скоростью. Платформа и патрон приводятся в движение исполнительными механизмами, состоящими из электродвигателей с редукторами в виде шестирёнчатых или червячных передач. Шестирёнчатая позволяет изменять скорость вращения, а червячная преобразовывать вращательные движения в поступательные. Датчики совместно с измерительным контроллерами контролируют пространственные координаты платформ, направление и скорость вращения платформ, а также угол их поворота, усилия при зажатии патроном заготовки, платформами 2 и 3, и передают эти данные в цифровых кодах в управляющую ЭВМ.
2. Структурная схема алгоритма изготовления шахматной фигуры на токарном станке с ЧПУ.






3. Чертёж шахматной фигуры с указанием размера.

Рис.10



4. Разработка программы обработки основания фигуры:


Рис.11
Программа обработки основания:
‘Ввод информации о геометрических объектах
%GENER(0)
P1=x0, y0
P2=x2, y0
P3=x0, y-12
P4=x0, y-15
P5=x0, y-16
P6=x-35, y0
P7=x-200, y-300
C1=p6, r37

‘Обработка основания фигуры
%CUTTER(100)
%FROM(7, 100) – исходная точка
m0=P1 – позиционирование в P1
m1=P2 – снятие 2мм материала
m2=P2, C1, P3 – от P2 к P3 по дуговой интерполяции
m1=P4 – линейное движение в P4
m1=P5 – линейное движение в P5
m99 – конец платформы и возвращение в исходную позицию.

5. Разработка программы предварительной обработки поверхности фигуры.

Рис.12
Программа предварительной обработки заготовки:
%GENER(0)
‘ Описание геометрических объектов
P1=x0, y-16
P2=x0, y-15
P3=x90, y-15
P4= x90, y-16
P5=x20, y-10
P6=x90, y-10
P7=x10, y-15
P8=x-200, y-300

‘Программа предварительной обработки заготовки
%CUTTER(100)
%FROM(8,100)
m0=P1 – позиционирование в начальную точку
m1=P2 – снятие 2мм материала
m1=P3 – горизонтальное продвижение резца, снятие слоя в 2мм с заготовки
m0=P6 – позиционирование в точку 6
m1=P5 – снятие с заготовки слоя в 1мм с заготовки
m1=P7 – продвижение резца в точку 7 со снятием слоя материала
m0=P8 – возврат платформы 1
m99 – конец платформы и возвращение в исходную позицию.











6. Разработка программы основной обработки поверхности заготовки и обреза заготовки.

Рис.13
Программа основной обработки заготовки:
%GENER(0)
‘ Геометрическое описание объекта
P1=x0, y-15
P2=x10,y-15
P3=x52, y-5.5
P4=x59, y-5
P5=x64, y-9
P6=x66, y-9
P7=x66, y-5
P8=x73, y-14
P9=x80, y-14
P10=x80, y-7
P11=x90,y0

‘ Программа обработки поверхности фигуры
m0=P1 – позиционирование в начальную точку
m1=P2 – горизонтальное продвижение резца
m2=P2, c1P3 – от P2 к P3 по дуговой интерполяции
m1=P4 – продвижение резца со снятием слоя материала
m1=P5 – продвижение резца со снятием слоя материала
m1=P6 – горизонтальное продвижение резца и снятие слоя в 3мм с материала
m1=P7 – линейное движение в P7
m1=P8 – продвижение резца со снятием слоя материала
m1=P9 – линейное движение в P9
m1=P10 – линейное движение в P10
m1=P11 – продвижение резца со снятием слоя материала
m99 – конец платформы и возвращение в исходную позицию.





Вывод
В первой части данной курсовой работе были рассчитаны параметры системы автоматического управления (САУ), осуществляющей автоматическое слежение за объектом, перемещающемся в пространстве и излучающим электромагнитные волны.
Во второй части разработан алгоритм и программа управления для станка с ЧПУ для изготовления шахматной фигуры.




Список используемой литературы:
1. Курс лекций.
2. А. И. Тяжев. «Основы теории управления и радиоавтоматика» М. 1999г.