Курсовая работа Исследование следящей системы.pdf

ВУЗ: Российский университет дружбы народов

Категория: Методичка

Дисциплина: Не указана

Добавлена: 23.10.2018

Просмотров: 300

Скачиваний: 7

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
background image

Теория автоматического управления
Курсовая работа

II семестр 2015/16 уч. г.

Казарян Д. Э.

Российский университет дружбы народов

Инженерный факультет

Кафедра кибернетики и мехатроники

Курсовая работа «Исследование следящей системы»

Курсовая работа выполняется на отдельных листах формата А4, включает в себя теоретиче-

скую часть и практическую. Теоретическая часть содержит описание постановки задачи, ис-
ходные данные и достаточное объяснение хода решения поставленных задач. Практическая
часть содержит результаты выполнения задач: формулы, графики, диаграммы и т. п. Код про-
грамм, используемых в курсовой работе, привести в Приложениях. Требования к оформлению
работы приведены в Приложении к заданию.

Задание

Рис. 1: Структурная схема следящей системы

Исследовать следящую систему, содержащую датчик угла рассогласования, релейный уси-

литель напряжения, электромеханический усилитель мощности, двигатель и редуктор (струк-
турная схема приведена на рис.

1

). Передаточные функции элементов системы:

1. датчик

W

s

K

s

2. электромеханический усилитель

W

em

=

K

em

T

em

+ 1

3. электродвигатель

W

ed

=

K

ed

(T

ed

+ 1)

4. редуктор

W

r

K

r

Нелинейное звено в системе зависит от варианта работы:

1


background image

Теория автоматического управления
Курсовая работа

II семестр 2015/16 уч. г.

Казарян Д. Э.

1. двухпозиционное реле с гистерезисом (выходные значения:

±C, точки переключения:

±b);

2. трехпозиционное реле с гистерезисом (выходные значения:

±C, точки переключения:

−mb, −b, b, mb);

3. трехпозиционное реле без гистерезиса (выходные значения:

±C, точки переключения:

±b).

Каждый студент получает свой вариант нелинейного звена с заданными параметрами (см.

таблицу

1

).

Ход выполнения работы

1. Исследование линейной системы

a) Записать дифференциальные уравнения, описывающие электромеханический уси-

литель и электродвигатель. Решить полученные ОДУ в Matlab для произвольных нену-
левых начальных условий. Построить графики решений, описать физический смысл
полученных решений.

b) Исключив из структурной схемы на рис.

1

нелинейный элемент, получить переда-

точную функцию системы.

c) Для ПФ из п. 2 построить:

• переходной процесс, отметив на графике время переходного процесса, величину

перерегулирования (при наличии) и ошибку отработки входного сигнала (при
наличии);

• импульсную характеристику;

• АФЧХ;

• логарифмическую АФЧХ, указав на графике полосу пропускания и частоту среза.

d) Для ПФ из п. 2 вывести переходную функцию и импульсную переходную функцию.

Убедиться в корректности выведенных функций, построив их графики и сравнив с
соответствующими графиками из п. 3.

e) Определить устойчивость системы по частотному критерию Михайлова и критерию

Найквиста-Михайлова.

f) Определить запасы устойчивости системы по амплитуде и фазе по логарифмиче-

ской АФЧХ.

2. Исследование нелинейной системы

a) Обобщить нелинейный элемент путём внесения в него всех коэффициентов усиле-

ния линейной части системы.

b) Численно аппроксимировать линейную часть системы последовательным соедине-

нием апериодического звена

1

T

eq

s+1

, звена чистого запаздывания e

−τs

и интегратора

1
s

. Показать, что аппроксимация корректна (графически).

c) Построить фазовый портрет системы, состоящей из обобщённого нелинейного эле-

мента и аппроксимированной линейной части. По фазовому портрету определить
наличие предельного цикла.

d) Определить устойчивость предельного цикла, используя критерии Михайлова и Найквиста-

Михайлова для нелинейных систем. Определить амплитуду и частоту автоколеба-
ний.

Во всех заданиях управляющий сигнал u(t) = 1, t = [0; +

).

2


background image

Теория автоматического управления
Курсовая работа

II семестр 2015/16 уч. г.

Казарян Д. Э.

Варианты

#

T

em

T

ed

K

em

K

ed

K

s

K

r

НЭ

b

m

C

1

0.05

0.2

24

10

0.03

0.03

1

0.05

-

5

2

0.1

0.3

18

8

0.2

0.05

2

0.1

2

4

3

0.05

0.4

12

6

0.4

0.07

3

0.15

-

3

4

0.1

0.2

24

7

0.03

0.09

1

0.15

-

3

5

0.15

0.3

18

3

0.2

0.4

2

0.05

3

4

6

0.1

0.4

12

11

0.1

0.5

3

0.05

-

5

7

0.05

0.4

30

13

0.05

0.03

1

0.2

-

3

8

0.1

0.3

24

12

0.4

0.01

2

0.15

2

5

9

0.05

0.2

18

14

0.3

0.05

3

0.1

-

4

10

0.1

0.2

12

15

0.02

0.1

1

0.05

-

4

11

0.1

0.3

24

10

0.1

0.02

2

0.02

3

3

12

0.05

0.4

12

8

0.1

0.4

3

0.01

-

5

13

0.1

0.2

30

6

0.02

0.06

1

0.15

-

4.5

14

0.05

0.3

12

7

0.3

0.8

2

0.04

3

3.5

15

0.1

0.4

24

9

0.4

0.1

3

0.07

-

2.5

16

0.05

0.4

30

11

0.05

0.08

1

0.12

-

2.5

17

0.1

0.3

30

13

0.4

0.04

2

0.12

2

3.5

18

0.05

0.2

24

12

0.3

0.2

3

0.07

-

4.5

19

0.1

0.3

12

14

0.02

0.03

1

0.09

-

5.5

20

0.05

0.4

18

15

0.3

0.1

2

0.15

2

5

21

0.1

0.3

24

9

0.4

0.12

3

0.08

-

2.5

22

0.05

0.4

30

10

0.07

0.09

1

0.12

-

2

23

0.1

0.5

25

4

0.7

0.1

2

0.2

3

3.5

24

0.15

0.25

24

6

0.2

0.2

3

0.1

-

4.5

25

0.1

0.35

12

18

0.06

0.04

1

0.1

-

5

26

0.05

0.4

18

15

0.3

0.14

2

0.15

2

5

Таблица 1: Варианты курсовой работы

Приложение: требования к оформлению

• Объем работы (от введения до библиографии включительно) должен составлять не менее

15 страниц.

• Готовые курсовые работы будут конвертированы в формат .pdf и выложены на сайт пре-

подавателя предмета на срок 6 месяцев. Кроме того, они будут в обязательном порядке
проверены в системе «Антиплагиат» и, при выявлении существенного процента заим-
ствований (>30%), отправлены на переделку.

• Курсовая работа сдаётся в печатном виде на листах формата A4. Электронная копия кур-

совой работы высылается преподавателю по почте. К электронной копии должны быть
приложены все созданные в процессе работы над курсовой файлы (расширения .m и/или
.mdl и другие).

• Структура курсовой работы должна быть следующей:

– титульный лист утверждённого образца;

– оглавление (должно быть автоматически создано средствами используемого вами

редактора или системы (MS Word, OpenOffice Writer, LaTeX и т. д.));

3


background image

Теория автоматического управления
Курсовая работа

II семестр 2015/16 уч. г.

Казарян Д. Э.

– задание на курсовую работу (выдаётся);

– введение (содержит историю задачи, краткое описание предметной области, опи-

сание существующих методов решения проблемы, причины выбора того или иного
метода; большая часть ссылок на библиографические источники должна быть здесь);

– теоретическая часть: описание применяемых в работе методов с указанием ссылок

на литературу;

– основная часть: последовательное решение поставленных в курсовой работе задач;

– заключение (выявленные достоинства и недостатки метода решения, возможные

пути развития работы);

– библиография, состоящая как минимум из 5 пунктов (должна быть оформлена в со-

ответствии с ГОСТ Р 7-05-2008; на каждый из пунктов должна быть внутритекстовая
ссылка.

• Форматирование:

– шрифт: любой с засечками (Times New Roman, Computer Modern, PT Serif и т. д.), 14

пт, нежирный, прямой;

– абзац: междустрочный интервал одинарный, отступ первой строки 1.25 см (или дру-

гой близкий, но одинаковый по всему документу), выравнивание по левому краю
для Word/Writer, по ширине для LaTeX;

– лист: A4; поля: верхнее 2 см, нижнее 2 см, левое 3 см, правое 1 см;

– изображения: отступ по одной пустой строке до рисунка и после подписи, изобра-

жения подписываются снизу курсивом, выравнивание изображения и подписи по
центру, нумерация сквозная, подпись начинается с «Рис. #.», где # – сквозной номер
рисунка;

– графики: все оси должны быть подписаны; если на одном графике несколько линий,

то должна быть выведена легенда; легенда должна читаться в черно-белом варианте,
т.е. линии должны отличаться не только по цвету, но и по другим характеристикам;

– таблицы: отступ по одной пустой строке до подписи и после таблицы, таблицы под-

писываются сверху курсивом, выравнивание подписи по правому краю, выравнива-
ние таблицы – по центру, нумерация сквозная, подпись начинается с «Табл. #.», где
# – сквозной номер таблицы.

4