Кафедра Автоматики и процессов управления
Лабораторный практикум 2
По курсу
“Основы автоматического управления”
Вариант № 6
Выполнил Титов И.В.
Ст. гр. 8831
Преподаватель Пошехонов Л.Б.
СПбГЭТУ «ЛЭТИ»
2011 г.
 |
ТЕМА 6
Рис.1
Структурная схема СУ
 |
Рис.2
Операторы звеньев
Звено 1. Фильтр. W1=1/(0.005s+1).
Звено 2. Коррекция последовательного типа. Исходная ПФ W2=1/1.
Звено 3. Усилитель. W3=100.
Звено 4. Усилитель мощности. W4=10/(0.05s+1).
Звено 5. Двигатель. W5=5/(1s+1)(0.05s+1).
Звено 6. Редуктор. W6=0.002/s.
Звено 7. Датчик угла поворота. W7=1/1.
Коэффициент передачи цифровой части Kцч=1.
Функциональная схема исходной СУ представлена на рис.1. Структурная схема приведена на рис.2. На предыдущих этапах проектирования обеспечены необходимые астатизм и контурное усиление. Операторы и параметры всх звеньев (кроме корректирующего) изменению не подлежат.
Провести анализ качества исходной системы. При необходимости обеспечить динамику СУ – т.е. качество переходного процесса.
Требования к переходному процессу: перерегулирование s £ 15%.
Ввод в ЭВМ модели СУ с использованием программы CLASSiC-3
Структурная схема, представленная на рис.2, вводится в графическом редакторе программы CLASSiC-3. Отрицательная обратная связь обеспечивается инвертированием знака входного порта звена 1.
Для контроля правильности ввода операторов звеньев приводится текстовая сводка модели:
=========================================================
| | Передаточные функции | |
| Блоки |-------------------------------| Связи |
| | Числитель |Знаменатель|Степень| |
=========================================================
| #1 | 1 | 1 | 0 | 2 |
| Вход | | 0.005 | 1 | |
|------------|-----------|-----------|-------|----------|
| #2 | 1 | 1 | 0 | 3 |
|------------|-----------|-----------|-------|----------|
| #3 | 100 | 1 | 0 | 4 |
|------------|-----------|-----------|-------|----------|
| #4 | 10 | 1 | 0 | 5 |
| | | 0.05 | 1 | |
|------------|-----------|-----------|-------|----------|
| #5 | 5 | 1 | 0 | 6 |
| | | 1.05 | 1 | |
| | | 0.05 | 2 | |
|------------|-----------|-----------|-------|----------|
| #6 | 0.002 | 0 | 0 | 7 |
| Выход | | 1 | 1 | |
|------------|-----------|-----------|-------|----------|
| #7 | 1 | 1 | 0 | -1 |
=========================================================
Анализ характеристик исходной системы
Корни характеристического полинома замкнутой СУ.
p1 = 0.000729 +3.046868j
p2 = 0.000729 -3.046868j
p3 = -20.500419 +3.256971j
p4 = -20.500419 -3.256971j
p5 = -200.000620
Абсолютное затухание: 0
Относительное затухание: 0
Оценка устойчивости и ее запасов по корням:
Система неустойчива, т.к есть пара правых комплексных корней.
График переходного процесса приведен на рис.3
Рис.3
Показатели качества переходного процесса.
Переходный процесс расходящийся.
Выводы о поведении исходной СУ и о необходимости синтеза динамики.
Система неустойчива, переходный процесс расходящийся. Соответственно необходим синтез динамики.
Синтез оператора корректирующего устройства
Порядок выполнения раздела 3
3.1. С использованием программы CLASSiC-3 cтроится ЛАХ L исх(w) исходной разомкнутой системы на графике максимально возможного масштаба – см. рис. 4.
3.2. Средствами рисования WORD’а строятся линии частот сопряжения и строится асимптотическая ЛАХ (см. рис. 4).
3.3. Формируется типовая “желаемая” асимптотическая ЛАХ L ж(w), согласованная с ЛАХ исходной системы.
Требования к L ж(w):
· В диапазоне средних частот L ж(w) имеет наклон –20 дБ/дек в “коридоре” ±20 дБ;
· На высоких частотах (справа от участка с наклоном –20 дБ/дек) L ж(w) совпадает с L исх(w);
· На низких частотах (слева от участка с наклоном –20 дБ/дек) L ж(w) совпадает с L исх(w);
Желаемая асимптотическая ЛАХ средствами рисования WORD’а строится на рис. 4.
3.4. Строится асимптотическая ЛАХ L к(w) звена коррекции (на рис. 4).
3.5. По ЛАХ звена коррекции записывается его ПФ W к(s).
На рис.4 представлены ЛАХ L исх(w), L ж(w) и L к(w).
 |
Рис. 4
Оператор звена коррекции
.
Для данной СУ
WK(S)=(10S+1)(S+1) / (100S+1)(0.1S+1)=10S2+11S+1 / 10S2+100.1S+1=
S2+1.1S+0.1 / S2+10.01S+0.1
.
Анализ характеристик скорректированной системы