Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное

учреждение высшего образования

«Тульский государственный университет»

Кафедра «Приборы управления»

Курсовая работа

по дисциплине «Общая и прикладная теория автоматического управления»

на тему «Анализ и синтез динамики следящей системы»

Вариант 4

Выполнил:

студент группы 120871 Лысякова А.А.

Проверил:

д.т.н., профессор Родионов В. И.

Тула 2020 г.

СОДЕРЖАНИЕ

Техническое задание на проектирование………………………………………4

Введение………………………………………………………………………….7

1. 
   Анализ технического задания………………………………………………..7
   
2. 
   Математическая модель следящей системы………………………………...9
   

2.1. Функциональная схема следящей системы…………………………….9

2.2. Уравнения движения следящей системы……………………………...10

2.3. Передаточные функции элементов следящей системы………………12

2.4. Структурная схема следящей системы………………………………..13

3. 
   Анализ динамики системы………………………………………………….18
   

3.1. Исследование устойчивости движения следящей системы по критерию Гурвица………………………………………………………….....................18

3.2. Исследование устойчивости движения следящей системы по критерию Михайлова……………………………………………………………………19

3.3. Исследование устойчивости движения следящей системы по критерию Найквиста……………………………………………………….....................22

3.4. Исследование переходного режима следящей системы. Определение установившегося значения выходной величины…………………………23

3.5. Частотный анализ следящей системы…………………………………27

4. 
   Синтез динамики следящей системы………………………………………29
   

4.1. Построение желаемой ЛАФЧХ………………………………………...29

4.2. Получение передаточной функции корректирующего звена………..32

4.3. Построение ЛАЧХ корректирующего звена………………………….32

4.4. Переходный режим скорректированной следящей системы………...33

4.5. Структурная схема скорректированной следящей системы…………34

5. 
   Анализ динамики скорректированной системы…………………………...37
   

5.1. Исследование устойчивости движения скорректированной следящей системы по критерию Найквиста…………………………………………...37

---

5.2. Исследование переходного режима скорректированной следящей системы. Определение установившегося значения выходной величины……………………………………………………………………..38

5.3.Частотный анализ скорректированной следящей системы………………………………………………………………………40

Заключение…………………………………………………………………..42

Список литературы………………………………………………………….44
Техническое задание на проектирование

Система предназначена для отслеживания задающего угла поворота выходным валом редуктора с помощью двигателя постоянного тока. Принципиальная схема следящей системы приведена на рис. 1.1.

По заданной принципиальной схеме и параметрам, приведенным в таблице 1.1, провести анализ динамики следящей системы и синтез последовательного корректирующего звена, обеспечивающего желаемые показатели качества переходного процесса.



Рис. 1.1 – Принципиальная схема следящей системы

– задающий угол поворота;

– потенциометры;

и – выходные напряжения потенциометров П1 и П2;

– разность напряжений (t);

У – электронный усилитель;

– напряжение на выходе электронного усилителя;

Г – генератор;

– напряжение на выходе генератора;

– угловая скорость ротора генератора;

Д – двигатель постоянного тока;

(t) – момент, развиваемый двигателем;

Р – редуктор;

– момент сил и угол поворота выходного вала редуктора;

Н – нагрузка;

---

– момент сопротивления нагрузки.

Таблица 1.1 Исходные параметры следящей системы и данные для синтеза

№	Наименование	Обозначение	Величина	Единица измерения
Постоянные параметры системы
1.	Коэффициент передачи потенциометра		4	[В/рад]
2.	Коэффициент усиления генератора по напряжению		5	–
3.	Постоянная времени генератора		0,05	[с]
4.	Коэффициент ЭДС двигателя		0,4	[В∙с]
5.	Коэффициент передачи двигателя по моменту		0,4	[Н∙м/А]
6.	Электромагнитная постоянная двигателя		0,14	[с]
7.	Передаточное число редуктора	n	210	–
8.	Момент инерции нагрузки на выходном валу редуктора		230	[кг∙ ]
9.	Коэффициент усиления электронного усилителя		Подбирается при анализе	–
10.	Активное сопротивление обмотки якоря двигателя		14	Ом
Данные для синтеза
Тип коррекции		Последовательное корректирующее устройство
Желаемое время переходного процесса				[с]
Желаемая величина перерегулирования		σ	< 30	[%]
Запасы устойчивости		∆L	8…12	[дБ]
		∆φ	30…45	[град]

---

Введение

Данная курсовая работа рассматривает вопросы анализа и синтеза системы автоматического регулирования. Объектом исследования является следящая система, которая управляет углом поворота нагрузки с помощью двигателя постоянного тока и редуктора.

Целью курсовой работы является овладение основными приемами анализа (исследования) и динамического синтеза системы автоматического регулирования, основанными на частотных методах. Основными задачами анализа является определение устойчивости движения и запасов устойчивости системы, а также установившихся значений регулируемых переменных и основных показателей качества переходных процессов. Задачей синтеза является обеспечение желаемых показателей качества (времени регулирования и перерегулирования) переходного процесса по углу поворота вала нагрузки, вызванного вешним воздействием.

Методологической базой анализа являются методы определения устойчивости САР, основанные на критериях устойчивости Гурвица, Михайлова, Найквиста. Для определения запасов устойчивости используются графики логарифмических амплитудной и фазовой и частотных характеристик. Показателями качества САУ являются: время переходного процесса, максимальное перерегулирование, число колебаний за время переходного процесса, время одного полного колебания, частота колебаний. Для динамического синтеза основным этапом, в первую очередь, является место включения корректирующего устройства и выбор его передаточной функции, а также проверка его эффективности.

1. 
   Анализ технического задания
   

В соответствии с заданием следящая система предназначена для управления углом поворота нагрузки (t), и состоит из двигателя Д и генератора Г постоянного тока, редуктора Р, потенциометров П₁ и П₂, а также элемента сравнения, выполненного на первом каскаде электронного усилителя У. Нагрузка жестко связана с выходным валом Движение системы определяется двумя воздействиями (задающим и возмущающим). Задающей является величина

---

(t), а возмущающим - момент возмущающих сил на выходном валу . Принцип действия следящей системы заключается в следующем. На вход системы подается задающее воздействие , потенциометр П₁, установленный на входной оси выдает напряжение , которое поступает на первый вход усилителя У, на второй вход которого поступает напряжение с потенциометра П₂, установленного на выходной оси редуктора. Разница между этими напряжениями, усиленная в усилителе У, подается на обмотку возбуждения генератора, ротор которого вращается с постоянной угловой скоростью . С другой обмотки генератора напряжение подается непосредственно на якорь двигателя. Двигатель, вращаясь с угловой скоростью , передает ее через редуктор на нагрузку. Потенциометр П₂ образует отрицательную обратную связь по напряжению , которое сравнивается с напряжением задающего потенциометра П₁. При условии равенства межу данными напряжениями двигатель остановится. Выходной сигнал будет изменяться до тех пор, пока угол поворота не станет равным . Если по инерции , то напряжение на усилителе поменяет свой знак и процесс получается колебательным. Это будет происходить до тех пор, пока не получим равенство . Этому равенству препятствует возмущающий момент . Задачей курсового проекта является определение поведения системы при действии возмущающего момента . В соответствии с заданием требуется определить каким образом изменяется в зависимости от возмущающего момента

---

Смотрите также файлы

• Методические рекомендации по суммативному оцениванию Информатика 7.pdf

• 1 Общая часть 1 Краткое описание технологического процесса.docx

• Лекция 1 по ms word 2007 Редактирование и форматирование документов Оглавление 1Свойства документа 2.docx

• Практическое задание 5 по учебному курсу Предпринимательская деятельность.docx

• Закон рк Об образовании.pptx