Введение
Теория автоматического управления – это научная дисциплина, которая возникла сравнительно недавно, хотя отдельные устройства, работающие без участия человека, известны с глубокой древности. Активное развитие теории началось с электромашинных систем и систем радиоавтоматики. Методы ТАУ позволяют объяснить работу объектов различной физической природы: в механике, энергетике, электротехнике и т.д. Все методы теории автоматического управления объединяет одна общая задача: обеспечить необходимую точность и удовлетворительное качество переходных процессов.
Непрерывное повышение требований к качеству функционирования сложных промышленных систем требует совершенствования и развития систем автоматического управления, которые являются неотъемлемой частью таких систем. Кроме того, к системам управления предъявляются высокие требования к качеству регулирования со стороны технологического процесса. Теория автоматического управления, как и любая теория, имеет дело не с реальными инженерными конструкциями, а с их моделями. Поэтому вопросы математического описания и проектирования систем управления для различных объектов являются актуальными.
Темой курсовой работы является САР артериального давления при искусственном кровообращении.
Целью курсовой работы является исследование линейной непрерывной стационарной системы автоматического регулирования (САР) по данным таблицы 1. Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи: составить по принципиальной схеме функциональной и структурной схемы, найти передаточные функции системы, исследовать систему на устойчивость необходимыми критериями, построить переходные процессы для анализа качества регулирования системы и сделать оценку точности процесса регулирования.
Курсовая работа состоит из введения, теоретической части, расчетно-графической части, заключения, списка литературы, имеются графики.
Таблица 1
| Ку1 | 21,1 |
| Ку2 | 21,1 |
| Т | 0,4 |
| 0,105 |
| Кму | 14,8 |
| Тму | |
| Кд1 | |
| Кд2 | |
| Тэ | |
| Тм | 0,7 |
| Ка | 0,7 |
К 
| 0,25 |
| Та | |
| Т
| |
| Кда | 0,3 |
| К | |
| fн |
Общая характеристика САР артериального давления при искусственном кровообращении
Краткое описание САР
Система автоматического регулирования (САР) – автоматическая система с замкнутой цепью воздействия, в котором управление вырабатывается в результате сравнения истинного значения (Y) с заданным значением (X). Дополнительная связь в структурной схеме САР, направленная от выхода к входу рассматриваемого участка цепи воздействий называется обратной связью.
1) Делитель
Делитель в данной системе выполняет функцию задающего устройства (ЗУ) с передаточной функцией Wz(p):
2) Сравнивающее суммирующее устройство (ССУ)
ССУ предназначено для сравнивания и суммирования сигналов. В данной схеме на вход ССУ поступают задающее напряжение и напряжение с тензометрического датчика давления, а выходом является напряжение подающееся на корректирующую цепочку:
>> w1=21.1
w1 =21.1000
>> w7=21.1
w7 = 21.1000
3) Корректирующая цепь (КЦ)
Корректирующая цепь предназначена для преобразования сигнала проходящего через нее. Входным воздействием является выходное напряжение ССУ, выходным воздействием является входное напряжение МУ:
>> w2=tf([0.4 0.105],[0.4 1])
Transfer function:
0.4 s + 0.105
--------------
0.4 s + 1
4) 
Магнитный усилитель (МУ)
Усиливает напряжение с корректирующей цепочки в Kу раз и подает его на двигатель постоянного тока:
>> w3=14.8
w3 = 14.8000
5) 
Двигатель постоянного тока (ДПТ)
Двигатель постоянного тока преобразует электрическую энергию магнитного усилителя в механическую и приводит в действие артериальный насос:
; 
>> w4=tf(20,[0.76 1])
Transfer function:
----------
0.7 s + 1
6) 
Биологический элемент управления (БОУ) с артериальным насосом (АН)
Является объектом управления, с помощью артериального насоса задает давление в биологическом элементе управления, которое является выходным параметром системы. Входным воздействием является частота вращения двигателя постоянного тока:
>> w5_1=0.7*0.25
w5_1 = 0.1750
>> w5_2_1=tf([11 1],1)
Transfer function:
11 s + 1
>> w5_2_2=tf([42 1],1)
Transfer function:
42 s + 1
>> w5_2=w5_2_1*w5_2_2
Transfer function:
462 s^2 + 53 s + 1
>> w5=w5_1/w5_2
Transfer function:
0.175
------------------
462 s^2 + 53 s + 1
>> w8_1=-0.25
w8_1 = -0.2500
>> w8_2=w5_2_2
Transfer function:
42 s + 1
>> w8=w8_1/w8_2
Transfer function:
-0.25
--------
42 s + 1
7) Тензометрический датчик давления (ТДД)
Тензометрический датчик давления измеряет давление в БОУ и преобразует снятые показания в электрический сигнал. Выходной сигнал подается на ССУ:
>> w6=0.3
w6 = 0.3000
Составление функциональной и структурной схемы САР
На рис.1 представлена принципиальная схема системы автоматического регулирования (САР) артериального давления при искусственном кровообращении:
Рис.1. Принципиальная схема
Опираясь на рис.1, составим функциональную схему:
Рис.2. Функциональная схема
А также структурную схему:
Рис.3. Структурная схема