На бирже курсовых и дипломных проектов можно найти образцы готовых работ или получить помощь в написании уникальных курсовых работ, дипломов, лабораторных работ, контрольных работ, диссертаций, рефератов. Так же вы мажете самостоятельно повысить уникальность своей работы для прохождения проверки на плагиат всего за несколько минут.

ЛИЧНЫЙ КАБИНЕТ 

 

Здравствуйте гость!

 

Логин:

Пароль:

 

Запомнить

 

 

Забыли пароль? Регистрация

Повышение уникальности

Предлагаем нашим посетителям воспользоваться бесплатным программным обеспечением «StudentHelp», которое позволит вам всего за несколько минут, выполнить повышение уникальности любого файла в формате MS Word. После такого повышения уникальности, ваша работа легко пройдете проверку в системах антиплагиат вуз, antiplagiat.ru, etxt.ru или advego.ru. Программа «StudentHelp» работает по уникальной технологии и при повышении уникальности не вставляет в текст скрытых символов, и даже если препод скопирует текст в блокнот – не увидит ни каких отличий от текста в Word файле.

Результат поиска


Наименование:


Курсовик Непрерывная система регулирования, состоящая из объекта регулирования, автоматического регулятора и нелинейной системы, включающей нелинейное звено. Возможность возникновения автоколебаний. Моделирование нелинейной системы автоматического регулирования.

Информация:

Тип работы: Курсовик. Предмет: Схемотехника. Добавлен: 13.11.2009. Сдан: 2009. Уникальность по antiplagiat.ru: --.

Описание (план):


ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
к курсовому проекту
по дисциплине «Теория автоматического управления»
на тему: «Исследование линейных и нелинейных систем управления».
Реферат

32 с., 26 рис., 3 табл., 3 источника информации
СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ, АВТОМАТИЧЕСКИЙ РЕГУЛЯТОР, СИНТЕЗ, УПРАВЛЯЕМОСТЬ, НАБЛЮДАЕМОСТЬ, НЕЛИНЕЙНЫЙ, АВТОКОЛЕБАНИЯ
Основной задачей курсового проекта является практическое использование знаний, полученных в процессе изучения курса, развитие навыков в расчете и выборе оптимальных параметров настройки регуляторов одноконтурных систем регулирования при проектировании.
В данной работе синтезированы П-, ПИ-, ПИД-регуляторы для линейной САР, произведены анализ качества регулирования, оценка управляемости и наблюдаемости САР, для нелинейной САР определена возможность возникновения автоколебаний.
Содержание

Введение
1 Расчет параметров настройки типовых регуляторов линейной САР
1.1 Анализ объекта регулирования
1.2 Расчет коэффициентов передачи п-регулятора
1.3 Расчет параметров настройки пи-регулятора
1.4 Расчет параметров настройки пид-регулятора
2 Анализ переходных характеристик линейной сар
2.1 Оценка качества САР по каналу управляющего воздействия
2.2 Оценка качества САР по каналу возмущающего воздействия
2.3 Оценка запаса устойчивости САР
3 Оценка управляемости и наблюдаемости линейной САР
3.1 Анализ САР с п-регулятором
3.1.1 Разработка математической модели типа «вход-состояние-выход»
3.1.2 Структурная схема САР с п-регулятором
3.1.3 Оценка управляемости САР с п-регулятором
3.1.4 Оценка наблюдаемости САР с п-регулятором
3.2 Анализ САР с пи-регулятором
3.2.1 Разработка математической модели типа «вход-состояние-выход»
3.2.2 Структурная схема САР с пи-регулятором
3.2.3 Оценка управляемости САР с пи-регулятором
3.2.4 Оценка наблюдаемости САР с пи-регулятором
3.3 Анализ САР с пид-регулятором
3.3.1 Разработка математической модели типа «вход-состояние-выход»
3.3.2 Структурная схема САР с пид-регулятором
3.3.3 Оценка управляемости САР с пид-регулятором
3.3.4 Оценка наблюдаемости САР с пид-регулятором
4 Анализ нелинейной САР
4.1 Описание нелинейной САР
4.2 Оценка возможности возникновения автоколебаний
4.3 Моделирование нелинейной САР в simulink
Заключение
Список использованных источников
Введение

Всякая система регулирования может быть представлена рядом элементов, выполняющих определенные функции. В данной курсовой работе будут рассмотрены непрерывная система регулирования, состоящая из объекта регулирования, автоматического регулятора, и нелинейная система, включающая нелинейное звено.
Принципиально отличает объект регулирования от всех остальных элементов системы то, что он обычно бывает, задан и при разработке системы автоматического регулирования не может быть изменен, тогда как остальные элементы выбираются специально для решения заданной задачи управления.
Задача выбора параметров настройки в системе автоматического регулирования или управления состоит в том, чтобы найти такие параметры регулятора, при которых переходный процесс в системе удовлетворяет следующим требованиям:
· затухание переходного процесса должно быть интенсивным;
· перерегулирование должно быть минимальным;
· продолжительность переходного процесса должна быть минимальным.
Большинство уравнений объектов являются нелинейными, однако в этих случаях знание решений, полученных для линейных систем, часто дает возможность подойти к решению для нелинейной системы.

1 1 Расчет параметров настройки типовых регуляторов линейной САР

1.1 Анализ объекта регулирования

Кривая разгона показывает реакцию объекта регулирования на единичное ступенчатое воздействие. Она строится по данным, полученным в результате решения дифференциального уравнения системы при скачкообразном входном воздействии и нулевых начальных условиях.

Передаточная функция объекта регулирования

(

Построим кривую разгона, с помощью системы MATLAB.

Script 1:

>> Wop=tf([0.9 7 2.2],[336 146 21 1]);
>> step(Wop);grid
Рисунок 2 - Кривая разгона ОР
Анализируя разгонную характеристику, можно сделать вывод, что ОР обладает свойством самовыравнивания и запаздывания, является многоемкостным.

1.2 Расчет коэффициентов передачи П-регулятора

Степень колебательности переходного процесса:

Передаточная функция П-регулятора определяется по формуле

Для того чтоб определить коэффициент передачи , необходимо построить кривую равной степени затухания.

Script 2:

>> m=0.313;
>> w=0:0.001:0.26;
>> Wex=(0.9*((j-m).*w).^2+7*(j-m).*w+2.2)./ ...
(336*((j-m).*w).^3+146*((j-m).*w).^2+21*(j-m).*w+1);
>> Win=1./Wex;
>> R=real(Win);
>> I=imag(Win);
>> Ki=w*(m^2+1).*I;
>> Kp=m.*I-R;
>> plot(Kp,Ki);xlabel('Axis Kp');ylabel('Axis Ki');grid
Рисунок 3 - Кривая равной степени затухания
Согласно полученной кривой kp=2.663 при ki=0. Значит коэффициент передачи П-регулятора kP=2.663.
Построим переходную характеристику САР с П-регулятором.
Script 3:
>> Wop=tf([0.9 7 2.2],[336 146 21 1]);
>> Wap1=tf(2.663);
>> W1=series(Wap1,Wop)
Transfer function:
2.397 s^2 + 18.64 s + 5.859
----------------------------
336 s^3 + 146 s^2 + 21 s + 1
>> Fi1=feedback(W1,1)
Transfer function:
2.397 s^2 + 18.64 s + 5.859
-------------------------------------
336 s^3 + 148.4 s^2 + 39.64 s + 6.859
>> step(Fi1);grid
Рисунок 4 - Переходная характеристика САР с П-регулятором
Определяем полученную в результате синтеза степень затухания по формуле
(
Script 4:
>> ((1.14-0.854)-(0.895-0.854))/(1.14-0.854)
ans = 0.8566
Полученная степень затухания примерно совпадает с заданной, значит коэффициент передачи выбран верно.

1.3 Расчет параметров настройки ПИ-регулятора

Передаточная функция ПИ-регулятора определяется по формуле

Коэффициенты kp и ki определяем по кривой равной степени затухания (рисунок 3). kp = 1.21 и ki = 0.098. Тогда передаточная функция ПИ-регулятора будет иметь вид

.

Построим переходную характеристику САР с ПИ-регулятором.

Script 5:

>> Wop=tf([0.9 7 2.2],[336 146 21 1]);
>> Wap2=tf([1.21 0.098],[1 0]);
>> W2=series(Wap2,Wop)
Transfer function:
1.089 s^3 + 8.558 s^2 + 3.348 s + 0.2156
----------------------------------------
336 s^4 + 146 s^3 + 21 s^2 + s
>> Fi2=feedback(W2,1)
Transfer function:
1.089 s^3 + 8.558 s^2 + 3.348 s + 0.2156
--------------------------------------------------
336 s^4 + 147.1 s^3 + 29.56 s^2 + 4.348 s + 0.2156
>> step(Fi2);grid
Рисунок 5 - Переходная характеристика САР с ПИ-регулятором
По формуле (3) определяем степень затухания ш
Script 6:
>> ((1.31-1)-(1.04-1))/(1.31-1)
ans = 0.8710
Полученная степень затухания примерно совпадает с заданной, значит параметры настройки регулятора выбраны верно.

1.4 Расчет параметров настройки ПИД-регулятора

Передаточная функция ПИД-регулятора определяется по формуле

,

где .

Т. к. для ПИД-регулятора необходимо определить три коэффициента, то построим кривую равной степени затухания с учетом времени дифференцирования .

Script 7:

>> w=0.15:0.001:0.26;
>> Wex=(0.9*((j-m).*w).^2+7*(j-m).*w+2.2)./ ...
(336*((j-m).*w).^3+146*((j-m).*w).^2+21*(j-m).*w+1);
>> Win=1./Wex;
>> R=real(Win);
>> I=imag(Win);
>> Ki=w*(m^2+1).*(I+w*2.04);
>> Kp=m.*I-R+2*m.*w*2.04;
>> plot(Kp,Ki);xlabel('Axis Kp');ylabel('Axis Ki');grid
Рисунок 6 - Кривая равной степени затухания
Коэффициенты kp и ki определяем по кривой равной степени затухания (рисунок 6). kp = 2.05 и ki = 0.18. Тогда передаточная функция ПИД-регулятора будет иметь вид
.
Построим переходную характеристику САР с ПИД-регулятором.
Script 8:
>> Wop=tf([0.9 7 2.2],[336 146 21 1]);
>> Wap3=tf([2.04 2.05 0.18],[1 0]);
>> W3=series(Wap3,Wop)
Transfer function:
1.836 s^4 + 16.13 s^3 + 19 s^2 + 5.77 s + 0.396
-----------------------------------------------
336 s^4 + 146 s^3 + 21 s^2 + s
>> Fi3=feedback(W3,1)
Transfer function:
1.836 s^4 + 16.13 s^3 + 19 s^2 + 5.77 s + 0.396
-----------------------------------------------
337.8 s^4 + 162.1 s^3 + 40 s^2 + 6.77 s + 0.396
>> step(Fi3);grid
Рисунок 7 - Переходная характеристика САР с ПИД-регулятором
По формуле (3) определяем степень затухания ш
Script 9:
>> ((1.33-1)-(1.05-1))/(1.33-1)
ans =0.8485
Полученная степень затухания примерно совпадает с заданной, значит параметры настройки регулятора выбраны верно.

2 Анализ переходных характеристик линейной САР

2.1 Оценка качества САР по каналу управляющего воздействия

По переходным характеристикам, полученным в пунктах 1.3-1.5 определим следующие показатели качества:

ymax1 - амплитуда первого максимума;

ymax2 - амплитуда второго максимума;

yуст - установившееся значение;

у - перерегулирование;

е - статическое отклонение.

tp - время регулирования;

tn - время нарастания;

tmax - время достижения первого максимума;

ж - декремент затухания;

T - период колебаний;

щ - частота колебаний;

n - колебательность;

Таблица 1 - Показатели качества САР по каналу управляющего воздействия

Регуляторы
ymax1
ymax2
yуст
у
е
tp
tn
tmax
ж
T
щ
n
П
1.14
0.895
0.854
33.6
0.146
41.7
5.23
12.3
6.98
24.7
0.25
1.5
ПИ
1.31
1.04
1
31
0
62.3
8.11
19.4
7.75
35.9
0.175
1.5
ПИД
1.33
1.05
1
32.6
0
50.3
6.33
14.3
6.6
29.7
0.21
1.5

Декремент затухания и частоту колебаний определяем по формулам

ж

Проанализировав полученные данные, можно сделать вывод, что каждая САР обладает своим рядом преимуществ и недостатков. САР с П-регулятором имеет наименьшее отклонение по амплитуде, но обладает статической ошибкой. У САР с ПИ-регулятором нет статической ошибки, но она имеет наибольшее время регулирования. САР с ПИД-регулятором наиболее быстродействующая, но она также обладает и наибольшим перерегулированием.

2.2 Оценка качества САР по каналу возмущающего воздействия

Для оценки качества САР по каналу возмущающего воздействия преобразуем структурную схему САР (рисунок 8).

Рисунок 8 - Структурная схема преобразованной САР

Определим передаточную функцию САР по возмущающему каналу:

Script 10:

>> Fiz1=feedback(Wop,Wap1)
Transfer function:
0.9 s^2 + 7 s + 2.2
-------------------------------------
336 s^3 + 148.4 s^2 + 39.64 s + 6.859
>> Fiz2=feedback(Wop,Wap2)
Transfer function:
0.9 s^3 + 7 s^2 + 2.2 s
--------------------------------------------------
336 s^4 + 147.1 s^3 + 29.56 s^2 + 4.348 s + 0.2156
>> Fiz3=feedback(Wop,Wap3)
Transfer function:
0.9 s^3 + 7 s^2 + 2.2 s
-----------------------------------------------
337.8 s^4 + 162.1 s^3 + 40 s^2 + 6.77 s + 0.396
Рисунок 8 - Переходные характеристики САР по каналу возмущающего воздействия
Таблица 2 - Показатели качества САР по каналу возмущающего воздействия
Регуляторы
ymax1
ymax2
yуст
у
е
tp
tn
tmax
ж
T
щ
n
П
0.429
0.336
0.321
33.6
0.321
41.7
5.23
12.3
0.86
24.6
0.26
1.5
ПИ
0.598
0.061
0
0
73.5
0
14.3
0.898
37.7
0.167
2
ПИД
0.39
0.04
0
0
49
0
14
0.897
30
0.21
1.5
Проанализировав полученные данные, можно сделать вывод, что по каналу возмущающего воздействия САР с П-регулятором имеет наименьшее отклонение по амплитуде, но обладает статической ошибкой. У САР с ПИ-регулятором нет статической ошибки, но она имеет наибольшее время регулирования. САР с ПИД-регулятором наиболее быстродействующая.

2.3 Оценка запаса устойчивости САР

Для оценки запаса устойчивости применим логарифмический критерий. При проектировании САР рекомендуемый запас устойчивости по амплитуде ?L>6 Дб, по фазе ?ц>300.

Script 11:

>> [Gm1,Pm1]=margin(W1);
>> [Gm2,Pm2]=margin(W2);
>> [Gm3,Pm3]=margin(W3);
>> [20*log10(Gm1),Pm1]
ans =
Inf 41.6235
>> [20*log10(Gm2),Pm2]
ans =
Inf 36.7183
>> [20*log10(Gm3),Pm3]
ans =
Inf 36.0532
Таблица 3 - Запас устойчивости САР
Регуляторы
?L

П
41.6
ПИ
36.7
ПИД
36.1

Проанализировав полученные данные, можно сделать вывод, что необходимым зап и т.д.................


Перейти к полному тексту работы



Смотреть похожие работы


* Примечание. Уникальность работы указана на дату публикации, текущее значение может отличаться от указанного.