Файл: Лабораторная работа 3 расчет устойчивости систем автоматического управления студент группы эднб201 Басиров Д. Д.docx
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 23.11.2023
Просмотров: 89
Скачиваний: 2
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ«Тюменский индустриальный университет»Институт геологии и нефтегазодобычиКафедра кибернетических системОсновы автоматизации технологических процессов нефтегазового производстваЛабораторная работа №3РАСЧЕТ УСТОЙЧИВОСТИ СИСТЕМАВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯВыполнил: студент группы ЭДНб-20-1Басиров Д.Д.Проверил: Смирнов В.И.Тюмень 2023Цель работы: изучение теоретических и практических положений в области автоматического контроля, регулирования и управления технологическими процессами нефтяной и газовой отрасли; формирование системного мышления в области автоматизации технологических процессов и производств.Задачи:
Ход работы:Рисунок 1 – Схема САР расхода
Находим передаточную функцию разомкнутой системы, состоящую из последовательно соединенных звеньев: регулятора расхода, исполнительного устройства и объекта управления.Находим передаточную функцию замкнутой системы:Знаменатель передаточной функции, замкнутой системы называется характеристическим уравнением (полиномом). Выписываем его, приравниваем к нулю и анализируем.Исследование устойчивости САР по критерию ГурвицаХарактеристическое уравнение (полином) замкнутой системы имеет вид:Составляем главный определитель ГурвицаОпределяем диагональные миноры этого определителя (по этому параметру система является устойчивой) (по данному параметру система является неустойчивой)илиПервый диагональный миноры главного определителя Гурвица оказался положительным, два остальных — отрицательные, следовательно, CAP будет неустойчива.Определение устойчивости САР по критерию МихайловаПостроить кривую-Михайлова и определить устойчивость системы автоматического регулирования, если характеристическое уравнение имеет вид:Решение:Заменяем s на j , в результате чего получим:Выделим в характеристическом уравнении на вещественную и мнимую части:
При = 0 получим первую точку годографа Михайлова. Заносим значение в таблицу и отмечаем координаты точки при = 0 на комплексной плоскости:Определяем вторую точку пересечения годографа с осями координат. Значение частоты , при которой характеристика пересекает мнимую ось, определяем, приравнивая вещественную часть к нулю:Находим значение мнимой части при этой частоте:Заносим полученные значения в таблицу при w = 0,274Находим третью точку пересечения кривой Михайлова с осями координат. Значение , при котором годограф пересекает вещественную ось между третьим и вторым квадрантами, находим, приравнивая мнимую часть к нулю:Находим значение вещественной части при этой частоте:Находим значения мнимой и вещественной частей при значении = :Результирующий угол поворота вектора при изменении от 0 до равен 3п/2, (n=З) но при этом кривая Михайлова не проходит последовательно n - квадранты, где n - порядок дифференциального уравнения CAP, следствием этого является то, что то такая система будет
неустойчивой. Представленная система автоматического регулирования неустойчива по критерию Гурвица и по критерию Михайлова.Таблица 1
Рисунок 2 – Кривая МихайловаВывод: в ходе работы рассчитали устойчивость системы автоматического управления по критерию Гурвица, рассчитали устойчивость системы автоматического управления по критерию Михайлова, построили кривую Михайлова.
-
изучение общих принципов построения систем автоматизации; -
ознакомление с классической теорией автоматического управления; -
изучение и исследование технических средств автоматизации; -
изучение методологических основ составления задания на автоматизацию производственного процесса.
| Вариант | T0 | Kпр | Kuy | Tuy | Kn | Tu |
| 4 | 8 | 0,5 | 0,9 | 4 | 2 | 1 |
Находим передаточную функцию разомкнутой системы, состоящую из последовательно соединенных звеньев: регулятора расхода, исполнительного устройства и объекта управления.Находим передаточную функцию замкнутой системы:Знаменатель передаточной функции, замкнутой системы называется характеристическим уравнением (полиномом). Выписываем его, приравниваем к нулю и анализируем.Исследование устойчивости САР по критерию ГурвицаХарактеристическое уравнение (полином) замкнутой системы имеет вид:Составляем главный определитель ГурвицаОпределяем диагональные миноры этого определителя (по этому параметру система является устойчивой) (по данному параметру система является неустойчивой)илиПервый диагональный миноры главного определителя Гурвица оказался положительным, два остальных — отрицательные, следовательно, CAP будет неустойчива.Определение устойчивости САР по критерию МихайловаПостроить кривую-Михайлова и определить устойчивость системы автоматического регулирования, если характеристическое уравнение имеет вид:Решение:Заменяем s на j , в результате чего получим:Выделим в характеристическом уравнении на вещественную и мнимую части:
При = 0 получим первую точку годографа Михайлова. Заносим значение в таблицу и отмечаем координаты точки при = 0 на комплексной плоскости:Определяем вторую точку пересечения годографа с осями координат. Значение частоты , при которой характеристика пересекает мнимую ось, определяем, приравнивая вещественную часть к нулю:Находим значение мнимой части при этой частоте:Заносим полученные значения в таблицу при w = 0,274Находим третью точку пересечения кривой Михайлова с осями координат. Значение , при котором годограф пересекает вещественную ось между третьим и вторым квадрантами, находим, приравнивая мнимую часть к нулю:Находим значение вещественной части при этой частоте:Находим значения мнимой и вещественной частей при значении = :Результирующий угол поворота вектора при изменении от 0 до равен 3п/2, (n=З) но при этом кривая Михайлова не проходит последовательно n - квадранты, где n - порядок дифференциального уравнения CAP, следствием этого является то, что то такая система будет
неустойчивой. Представленная система автоматического регулирования неустойчива по критерию Гурвица и по критерию Михайлова.Таблица 1
| ω | 0 | 0,1 | 0,2 | 0,244 | 0,274 | 0,3 | 0,4 | 0,5 | 0,6 | ∞ |
| X(ω) | 0,9 | 0,78 | 0,42 | 0,186 | 0 | -0,18 | -1,02 | -2,1 | -3,42 | -∞ |
| Y(ω) | 0 | 0,158 | 0,124 | 0 | -0,138 | -0,294 | -1,288 | -3,05 | -5,772 | -∞ |