Файл: Курсовая работа по дисциплине Теория автоматического управления Расчет судовой системы автоматического регулирования.docx
Добавлен: 10.01.2024
Просмотров: 261
Скачиваний: 5
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Министерство транспорта РФФедеральное агентство морского и речного транспортаФедеральное государственное бюджетное образовательное учреждениевысшего профессионального образования«Государственный университет морского и речного флотаимени адмирала С.О. Макарова»Курсовая работапо дисциплинеТеория автоматического управленияРасчет судовой системы автоматического регулированияСхема ___4___, вариант ___2___Исправленный отчет от 04.01.2019Выполнил: курсант 331 группы Пикалёв К.Ю.Проверил: преподаватель Малышев В.А.Санкт-Петербург2019 г.ЗАДАНИЕна курсовую работу по дисциплине "Теория автоматического управления"курсанту 3 курса ФСЭ, группы Э-331 Капустиной В.С.Выдано ..2019 г. Руководитель Малышев В.А.ЗАДАНИЕ: рассчитать судовую систему автоматического регулирования.1.АНАЛИЗ СИСТЕМЫ:1.1. Составить краткое описание принципа действия и функциональную схему САР;1.2. Вывести дифференциальные уравнения элементов системы и произвести их линеаризацию;1.3. Вывести передаточные функции объекта управления по задающему и возмущающему воздействиям;1.4. Разработать структурную схему САР;1.5. Определить передаточные функции и характеристические уравнения контура управления и замкнутой САР;1.6. Исходя из требования статической точности определить коэффициент передачи САР;1.7. Рассчитать критический коэффициент передачи системы с помощью критерия устойчивости Гурвица;1.8. Построить АФЧХ контура управления и логарифмические характеристики, определить запас устойчивости САР.2. СИНТЕЗ СИСТЕМЫ:2.1. Выбрать и рассчитать корректирующее устройство, исходя из задания по улучшению качества регулирования;2.2. Рассчитать параметры типового регулятора (коэффициенты пропорциональной, интегральной и дифференциальной составляющих), которые обеспечивают стандартный вид переходного процесса:- апериодического,- минимум среднеквадратичной ошибки,- оптимум по модулю.2.3. Рассчитать и построить переходные характеристики САР по пунктам 2.1 и 2.2.
3. ИССЛЕДОВАНИЕ НЕЛИНЕЙНОЙ САР:3.1. Исследовать систему на автоколебания с учётом заданной нелинейности методом гармонической линеаризации (нелинейную характеристику задает руководитель);В пояснительной записке должны быть даны все необходимые обоснования и расчеты, объем пояснительной записки должен составлять не более 20 машинописных страниц, все схемы, а также статические, динамические характеристики выполняются на отдельных листах, в конце пояснительной записки приводится заключение о достигнутых результатах работы по сравнению с заданием.Схема …4.. Вариант …2…Преподаватель кафедры ЭДАС ………………………….Малышев В.А.Задача 4 Система автоматического регулирования тока генератора.Генератор имеет следующие параметры: Uн = 220 В, ωн = 78,5 рад/с, 2р = 4; 2а = 2.Lя = 11мГн;Lн= 2,34мГн; Iв = 9,21 А.Диапазон регулирования D = 1, коэффициент передачи датчика тока KДТ = 18мВ/А, коэффициент передачи сравнивающего устройства СУ Kсу = 40.Изменение сопротивления нагрузки .
Рис. 1. Принципиальная схема САР тока генератораR2 – датчик тока;СУ – сравнивающее устройство;Анализ Системы.1.1.Краткое описание принципа действия и функциональная схема САР.Описание системы работы.Объектом управления является генератор, управляемой величиной- ток якорной цепи(ток генератора).При изменении нагрузки изменяется ток генератора. Предположим, что сопротивление нагрузки увеличится, значит, ток уменьшится, а следовательно, падение напряжения на измерительном шунте R2станет меньше. Этот сигнал поступает на сравнивающее устройство СУ. Выходной сигнал СУ определяется разностью между заданным значением U0 и напряжением с датчика R2.Ошибка, то есть выходной сигнал СУ, увеличивается. Далее стоит пропорциональный усилитель. Если на его входе сигнал возрос, то и на выходе тоже возрастет. Угол отпирания тиристоров α уменьшается, напряжение на обмотке возбуждения увеличивается, следовательно, ток возбуждения и создаваемый магнитный поток увеличатся, ЭДС генератора возрастает, что и стабилизирует ток якорной цепи.Ф ункциональная схема САР представляется в следующем виде:Рис.2.Функциональная схема САРОУ – объект управления ЗУ – задающее устройствоЧЭ – чувствительный элемент.ИОУ – исполнительный орган управления.1.2. Выведем дифференциальные уравнения элементов системы и произведем их линеаризацию.Уравнение равновесия напряжения якорной цепи генератора:Уравнение цепи нагрузок генератора:Решаем данные уравнения совместно, относительно тока якоря:Преобразовав уравнение генератора, получим:Уравнение возбуждения цепи генератора:
Решая совместно систему: , где (сек.) – постоянная времени обмотки возбуждения; - коэффициент передачи генератора по возбуждению; ; , β - коэффициент пропорциональности между потоком и магнитодвижущей силой (определяем пользуясь графиком (рис.3.)); (Вб); - конструктивная постоянная генератора; ;Рис.3. = 0,32 = 1,01.3. Передаточные функции объекта управления по задающему и возмущающему воздействиям.Уравнения тиристорного преобразователя, работающего в режиме непрерывного тока, запишется в следующем виде: , где -коэффициент передачи тиристорного преобразователя по управлению;Передаточная функция ТП: .Уравнение датчика тока: ; (мВ/А);Уравнение регулятора тока: ; .Решая совместно выше приведённые уравнения относительно тока якоря, получаем уравнение разомкнутой САУ: ; (1)Передаточная функция разомкнутой системы по управлению:
(об/сек); (Ом);Lя= 11 (мГн)= 0,000011 (Гн) - индуктивность якоря генератора определяется по уравнению.Передаточная функция по возмущению:Уравнение замкнутой системы получим, приравняв , ; (2) 1.4. Разработка структурной схемы САРСтруктурную схему САР строим по уравнениям передаточных функций отдельных звеньев. - передаточная функция П-регулятора - передаточная функция ТП - передаточная функция двигателя по управлению - передаточные функции ДПТ по возмущению - передаточная функция потенциометра - передаточная функция тахогенератораРис.4. Структурная схема САР тока генератора1.5. Определение передаточных функции и характеристические уравнения контура управления и замкнутой САР. Передаточная функция разомкнутой САР по управлению: Передаточная функция разомкнутой САР по возмущению: Передаточная функция замкнутой САР по управлению:Передаточная функция замкнутой САР по возмущению:
3. ИССЛЕДОВАНИЕ НЕЛИНЕЙНОЙ САР:3.1. Исследовать систему на автоколебания с учётом заданной нелинейности методом гармонической линеаризации (нелинейную характеристику задает руководитель);В пояснительной записке должны быть даны все необходимые обоснования и расчеты, объем пояснительной записки должен составлять не более 20 машинописных страниц, все схемы, а также статические, динамические характеристики выполняются на отдельных листах, в конце пояснительной записки приводится заключение о достигнутых результатах работы по сравнению с заданием.Схема …4.. Вариант …2…Преподаватель кафедры ЭДАС ………………………….Малышев В.А.Задача 4 Система автоматического регулирования тока генератора.Генератор имеет следующие параметры: Uн = 220 В, ωн = 78,5 рад/с, 2р = 4; 2а = 2.Lя = 11мГн;Lн= 2,34мГн; Iв = 9,21 А.Диапазон регулирования D = 1, коэффициент передачи датчика тока KДТ = 18мВ/А, коэффициент передачи сравнивающего устройства СУ Kсу = 40.Изменение сопротивления нагрузки .
| Вариант | Генератор | Тиристорный преобразователь | Фильтр | Точность регулирования | |||||||||
| Iн, А | rя, Ом | wя | rв, Ом | Iвн, А | wв | Lн, мГн | TТП, с | Тф, с | δ, % | ||||
| 2 | 410 | 0,057 | 89 | 24 | 9,21 | 750 | 2,34 | 0,008 | 0,01 | 0,5 | |||
Рис. 1. Принципиальная схема САР тока генератораR2 – датчик тока;СУ – сравнивающее устройство;Анализ Системы.1.1.Краткое описание принципа действия и функциональная схема САР.Описание системы работы.Объектом управления является генератор, управляемой величиной- ток якорной цепи(ток генератора).При изменении нагрузки изменяется ток генератора. Предположим, что сопротивление нагрузки увеличится, значит, ток уменьшится, а следовательно, падение напряжения на измерительном шунте R2станет меньше. Этот сигнал поступает на сравнивающее устройство СУ. Выходной сигнал СУ определяется разностью между заданным значением U0 и напряжением с датчика R2.Ошибка, то есть выходной сигнал СУ, увеличивается. Далее стоит пропорциональный усилитель. Если на его входе сигнал возрос, то и на выходе тоже возрастет. Угол отпирания тиристоров α уменьшается, напряжение на обмотке возбуждения увеличивается, следовательно, ток возбуждения и создаваемый магнитный поток увеличатся, ЭДС генератора возрастает, что и стабилизирует ток якорной цепи.Ф ункциональная схема САР представляется в следующем виде:Рис.2.Функциональная схема САРОУ – объект управления ЗУ – задающее устройствоЧЭ – чувствительный элемент.ИОУ – исполнительный орган управления.1.2. Выведем дифференциальные уравнения элементов системы и произведем их линеаризацию.Уравнение равновесия напряжения якорной цепи генератора:Уравнение цепи нагрузок генератора:Решаем данные уравнения совместно, относительно тока якоря:Преобразовав уравнение генератора, получим:Уравнение возбуждения цепи генератора:
Решая совместно систему: , где (сек.) – постоянная времени обмотки возбуждения; - коэффициент передачи генератора по возбуждению; ; , β - коэффициент пропорциональности между потоком и магнитодвижущей силой (определяем пользуясь графиком (рис.3.)); (Вб); - конструктивная постоянная генератора; ;Рис.3. = 0,32 = 1,01.3. Передаточные функции объекта управления по задающему и возмущающему воздействиям.Уравнения тиристорного преобразователя, работающего в режиме непрерывного тока, запишется в следующем виде: , где -коэффициент передачи тиристорного преобразователя по управлению;Передаточная функция ТП: .Уравнение датчика тока: ; (мВ/А);Уравнение регулятора тока: ; .Решая совместно выше приведённые уравнения относительно тока якоря, получаем уравнение разомкнутой САУ: ; (1)Передаточная функция разомкнутой системы по управлению:
(об/сек); (Ом);Lя= 11 (мГн)= 0,000011 (Гн) - индуктивность якоря генератора определяется по уравнению.Передаточная функция по возмущению:Уравнение замкнутой системы получим, приравняв , ; (2) 1.4. Разработка структурной схемы САРСтруктурную схему САР строим по уравнениям передаточных функций отдельных звеньев. - передаточная функция П-регулятора - передаточная функция ТП - передаточная функция двигателя по управлению - передаточные функции ДПТ по возмущению - передаточная функция потенциометра - передаточная функция тахогенератораРис.4. Структурная схема САР тока генератора1.5. Определение передаточных функции и характеристические уравнения контура управления и замкнутой САР. Передаточная функция разомкнутой САР по управлению: Передаточная функция разомкнутой САР по возмущению: Передаточная функция замкнутой САР по управлению:Передаточная функция замкнутой САР по возмущению: