СОДЕРЖАНИЕ
1. Цель работы 3
2. Краткие теоретические сведения 3
3. Описание технических средств выполнения работы 4
4. Порядок выполнения теоретических расчетов 4
5. Порядок выполнения экспериментальных исследований 7
6. Содержание отчета о выполнении лабораторной работы 10
7. Контрольные вопросы 10
Библиографический список 10
ЦЕЛЬ РАБОТЫ
Изучение влияния корректирующих устройств на статические и динамические характеристики системы автоматического управления (САУ) скорости вращения двигателя постоянного тока.
КРАТКИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ
Синтез регуляторов (корректирующих устройств) САУ - одна из важнейших задач, изучаемых теорией автоматического управления [1, 2]. Эта задача является весьма сложной, неоднозначной, требующей творческого подхода при ее решении. Если многие важные задачи теории управления изучаются и другими науками, то задача синтеза - это задача, собственно, теории управления. Указанная задача должна учитывать особенности работы конкретных систем управления, их конструкции, технические характеристики и т.п.
Рассматриваемую задачу решает, как правило, большой коллектив разработчиков: специалисты по отдельным элементам систем; специалисты, изучающие объект управления и строящие его математическую модель; математики (специалисты по численным методам) и др.
Проблема синтеза корректирующих устройств в большинстве случаев точно не решается. Даже если можно построить алгоритм нахождения точного решения, то такой алгоритм интересен лишь с точки зрения выявления тех трудностей, которые необходимо преодолеть при решении задачи.
При решении сложных инженерных задач общую задачу синтеза регуляторов часто рассматривают как совокупность частных задач, которые вытекают из проектируемой системы и степени сложности задачи синтеза регулятора. К частным можно отнести следующие задачи:
• стабилизация объекта управления и повышение запаса устойчивости;
• обеспечение необходимой точности воспроизведения воздействий в установившемся режиме;
• обеспечение заданного качества в переходном режиме.
Решение указанных задач базируется на некоторых общих принципах. Эти общие принципы указывают пути достижения высокого качества работы САУ как в переходном, так и в установившемся режимах.
Изложим основные этапы решения задачи синтеза регуляторов, определяющие содержание этой сложной проблемы [1, 2].
1-й этап. Постановка технической задачи. На этом этапе постановка задачи делается в содержательных терминах. Ведется обсуждение с использованием таких понятий, как возможные режимы работы системы (установившийся или переходный), необходимая точность, ограничения, ориентировочное время работы системы и др. Формируется функциональная схема системы, рассматриваются энергетические вопросы, обсуждаются вопросы выбора типа исполнительных элементов и усилительных устройств и т.д.
2-й этап. Математическое описание технической задачи и ее постановка. На этом этапе строятся математические модели всех элементов, входящих в систему, выбирается структура регулятора и место его включения. Задается эталонная система или эталонный выходной сигнал. Выбирается критерий приближения к эталону.
3-й этап. Синтез регулятора. На 2-ом этапе была выбрана возможная структура регулятора. На 3-ем этапе решается задача синтеза регулятора, состоящая в расчете его параметров.
Методы синтеза можно условно разбить на две группы. Первая группа включает методы, в которых эталоном является выходной сигнал. При использовании этого подхода в качестве эталона чаще всего задается желаемая переходная характеристика, а параметры регулятора выбираются из следующего условия: реальная переходная характеристика системы должна возможно меньше, в известном смысле, отличаться от эталонной. Вторая группа методов использует понятие эталонного оператора. При этом подходе задача ставится так: надо подобрать параметры регулятора таким образом, чтобы оператор системы возможно меньше, в известном смысле, отличался от эталонного оператора.
4-й этап. Анализ полученного решения. Полученные на предыдущем этапе значения параметров регулятора подставляются в уравнения системы, и проводится ее анализ на предмет устойчивости. Если система устойчива, то строится ее переходная функция и другие характеристики, по которым проверяется соответствие скорректированной системы требованиям, сформулированным в техническом задании. Если система не удовлетворяет предъявленным требованиям, то необходимо вернуться ко второму и третьему этапам.
5-й этап. Аппаратная реализация регулятора. Результатом реализации этого этапа является принципиальная схема регулятора, построенная в соответствии с выбранной структурой и рассчитанными параметрами. Если предполагается реализация регулятора на базе специализированной ЭВМ, то формируются требования к ЭВМ, работающей в контуре САУ в реальном масштабе времени; строится алгоритмическое и программное обеспечение ЭВМ.
6-й этап. Испытания системы.
При проектировании регуляторов необходимо иметь в виду некоторые общие положения, которые могут облегчить решение конкретных задач. Можно указать следующие пути обеспечения заданного качества работы САУ в переходном и установившемся режимах:
• введение в прямую и обратную цепи системы дифференцирующих звеньев для обеспечения заданного качества работы в переходном режиме;
• введение в прямую цепь интеграторов для обеспечения заданной точности работы САУ в установившемся режиме;
• введение в прямую цепь усилителя с таким коэффициентом усиления, который рационально влиял бы на качество как в переходном, так и в установившемся режимах.
Также имеют место и другие положения принципиального характера [1, 2].