📄Работа №5678
Тема: Разработка и исследование дискретной системы автоматического регулирования
Тип работы
Курсовые работы
Предмет
Автоматика и управление
Объем:
64стр. листов
Год:
2009
Просмотров:
1355
2200
руб.
🛒 Купить работу
Не подходит эта работа?
Закажите новую по вашим требованиям
Узнать цену на написание
Закажите новую по вашим требованиям
Представленный материал является образцом учебного исследования, примером структуры и содержания учебного исследования по заявленной теме. Размещён исключительно в информационных и ознакомительных целях.
Workspay.ru оказывает информационные услуги по сбору, обработке и структурированию материалов в соответствии с требованиями заказчика.
Размещение материала не означает публикацию произведения впервые и не предполагает передачу исключительных авторских прав третьим лицам.
Материал не предназначен для дословной сдачи в образовательные организации и требует самостоятельной переработки с соблюдением законодательства Российской Федерации об авторском праве и принципов академической добросовестности.
Авторские права на исходные материалы принадлежат их законным правообладателям. В случае возникновения вопросов, связанных с размещённым материалом, просим направить обращение через форму обратной связи.
Настоящий учебно-методический информационный материал размещён в ознакомительных и исследовательских целях и представляет собой пример учебного исследования. Не является готовым научным трудом и требует самостоятельной переработки.
📋 Содержание
Список принятых сокращений……………….………………………………...………..…...5
Введение………………………………………………………………...……………………..6
1 Разработка функциональной и структурной схемы ДСАР……………………...….8
2 Описание принципа действия САР……………………………………...…………...9
3 Графики сигналов в дискретной части САР…………………………………..……10
4 Определение диапазона частот входного в дискретную часть САР
непрерывного сигнала…………………………………………………………..…….12
5 Разработка структурных схем с ПФ замкнутой и разомкнутой САР……………..12
6 Определение Z-ПФ замкнутой и разомкнутой САР……………………………..…16
7 Расчет эквивалентной схемы аналогового регулирующего блока……………..….18
8 Определение устойчивости САР с помощью логарифмического
критерия устойчивости………………………………………………………...……..19
9 Определение устойчивости САР по Z-корневому критерию………………...…….24
10 Определение устойчивости САР по w-корневому критерию ………………..…….25
11 Определение устойчивости САР по аналогу критерия Гурвица…………………..26
12 Определение устойчивости САР по критерию Шура-Кона………………………..27
13 Определение устойчивости САР по аналогу критерия Михайлова……………….31
14 Определение устойчивости САР по аналогу критерия Найквиста………………..32
15 Построение графика переходного процесса………………………………………...35
16 Определение прямых показателей качаства………………………………………...36
17 Мультимикропроцессорные системы………..….…….…………………………….37
Выводы…………………………………………………………………………………………55
Перечень используемой литературы…………………………………………………………58
Приложение А ...........................................................................................................................59
Приложение Б …………………………………………………………………………………61
Приложение В …………………………………………………………………………………62
Приложение Г …………………………………………………………………………………63
Приложение Д …………………………………………………………………………………64
Приложение Е……………………………………………………………………………….....65
Введение………………………………………………………………...……………………..6
1 Разработка функциональной и структурной схемы ДСАР……………………...….8
2 Описание принципа действия САР……………………………………...…………...9
3 Графики сигналов в дискретной части САР…………………………………..……10
4 Определение диапазона частот входного в дискретную часть САР
непрерывного сигнала…………………………………………………………..…….12
5 Разработка структурных схем с ПФ замкнутой и разомкнутой САР……………..12
6 Определение Z-ПФ замкнутой и разомкнутой САР……………………………..…16
7 Расчет эквивалентной схемы аналогового регулирующего блока……………..….18
8 Определение устойчивости САР с помощью логарифмического
критерия устойчивости………………………………………………………...……..19
9 Определение устойчивости САР по Z-корневому критерию………………...…….24
10 Определение устойчивости САР по w-корневому критерию ………………..…….25
11 Определение устойчивости САР по аналогу критерия Гурвица…………………..26
12 Определение устойчивости САР по критерию Шура-Кона………………………..27
13 Определение устойчивости САР по аналогу критерия Михайлова……………….31
14 Определение устойчивости САР по аналогу критерия Найквиста………………..32
15 Построение графика переходного процесса………………………………………...35
16 Определение прямых показателей качаства………………………………………...36
17 Мультимикропроцессорные системы………..….…….…………………………….37
Выводы…………………………………………………………………………………………55
Перечень используемой литературы…………………………………………………………58
Приложение А ...........................................................................................................................59
Приложение Б …………………………………………………………………………………61
Приложение В …………………………………………………………………………………62
Приложение Г …………………………………………………………………………………63
Приложение Д …………………………………………………………………………………64
Приложение Е……………………………………………………………………………….....65
📖 Введение
Автоматизация технологических процессов всё более широко внедряется во все области техники, в том числе и в технику ядерной энергетики и АЭС в целом. Автоматизация – одно из самых прогрессивных направлений в общем развитии науки и техники.
Автоматическое управление является более точным, быстродействующим и эффективным по сравнению с ручным управлением, поэтому тенденция его повсеместного внедрения глубоко оправдана. Автоматизация в промышленности означает дальнейший рост производительности труда. Современная автоматизированная система состоит из большого количества вычислительных машин, соединённых в один комплекс управления, в котором координирующее действие и контроль осуществляет человек.
Автоматизация управления атомными энергетическими установками вызывается необходимостью обеспечить безопасность обслуживающего персонала, предохранить реактор и всю установку от опасных режимов работы.
Возрастание требований к качеству работы САР, увеличение объема перерабатываемой информации, сложность объектов управления привели к тому, что средствами аналоговой техники и непрерывной автоматики, не говоря уже о ручном управлении, нельзя решить многие практические задачи. В результате в современных системах управления и регулирования технологическими процессами стали широко использовать дискретные (цифровые) системы автоматизации, в состав которых входят электронные вычислительные машины (ЭВМ) или специализированные цифровые устройства.
Дискретные системы автоматического регулирования имеют ряд преимуществ:
- дискретные элементы обеспечивают более высокую точность передачи и преобразования информации;
- дискретные сигналы в меньшей степени подвержены к искажениям при передаче и хранении информации (имеют высокую устойчивость, меньше зависят от температуры);
- дискретный режим позволяет значительно повысить пропускную способность (скорость передачи информации);
- дискретные сигналы легко преобразуются в цифровой код и обрабатываются с помощью ЭВМ;
- при использовании дискретных сигналов значительно снижаются массогабаритные показатели аппаратуры;
- в дискретных САР просто осуществляется перестройка структуры и регулировка параметров.
В отличие от других систем автоматического регулирования дискретная САР, кроме непрерывной, содержит ещё и дискретную часть, в которую входят элек-тронная вычислительная машина (ЭВМ) и преобразователи непрерывных величин (сигналов) в дискретные и наоборот (АЦП и ЦАП).
Аналого-цифровой преобразователь (АЦП) осуществляет преобразование не-прерывного сигнала в дискретный (цифровой). При исследовании дискретных САР аналогово-цифровой преобразователь представляется в виде идеального ключа (дискретизатора или простейшего импульсного элемента) способного мгновенно размыкаться и замыкаться, генерируя на выходе последовательность мгновенных равноотстоящих импульсов типа δ-функций, амплитуда импульсов при этом будет пропорциональна величине непрерывного сигнала в момент замыкания ключа.
От АЦП сигнал поступает на ЭВМ, в которой реализован алгоритм управления объектом (в цифровых регуляторах – закон регулирования). ЭВМ представляется как последовательное соединение цифрового фильтра, осуществляющего преобразование входного сигнала по заданному алгоритму, и звена запаздывания с передаточной функцией e-TS, учитывающей время запаздывания сигнала в цифровом фильтре.
Цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП) осуществляет преобразование дискретного сигнала на выходе ЭВМ в непрерывный, подаваемый на исполнительный двигатель, и представляется в виде формирующего элемента (ФЭ). Формирующий элемент преобразовывает мгновенные импульсы на его входе в последовательность модулированных импульсов, форма и параметры которых зависят от изменения входного сигнала.
Таким образом, сложность объектов управления, увеличение объёма перерабатываемой информации, возрастание требований к качеству работы САР обуславливает использование современных автоматизированных систем – дискретных САР, построенных на базе электронно-вычислительной техники, что вызывает необходимость преобразования в системе аналоговых сигналов в дискретные (цифровые) и наоборот. Поэтому специалист в области автоматизации технологических процессов и производств должен глубоко знать принципы и методы построения систем управления, закономерности протекающих в них процессов.
Целью курсового проекта является разработка и исследование дискретной системы автоматического регулирования, которая должна автоматически отслеживать и в случае необходимости, поддерживать постоянное значения регулируемой величины с определенной (заданной) точностью.
Задача исследования дискретных САР заключается в разработке функциональной схемы, структурных схем с ПФ замкнутой и разомкнутой САР, определении Z-ПФ замкнутой и разомкнутой САР, определение устойчивости САР по разным методами, которые основаны на дискретных преобразованиях Лапласа, w-, Z- преобразований. Также в задачу входит коррекция САР в случае ее неустойчивости, по-строение переходного процесса и определение показателей качества.
Автоматическое управление является более точным, быстродействующим и эффективным по сравнению с ручным управлением, поэтому тенденция его повсеместного внедрения глубоко оправдана. Автоматизация в промышленности означает дальнейший рост производительности труда. Современная автоматизированная система состоит из большого количества вычислительных машин, соединённых в один комплекс управления, в котором координирующее действие и контроль осуществляет человек.
Автоматизация управления атомными энергетическими установками вызывается необходимостью обеспечить безопасность обслуживающего персонала, предохранить реактор и всю установку от опасных режимов работы.
Возрастание требований к качеству работы САР, увеличение объема перерабатываемой информации, сложность объектов управления привели к тому, что средствами аналоговой техники и непрерывной автоматики, не говоря уже о ручном управлении, нельзя решить многие практические задачи. В результате в современных системах управления и регулирования технологическими процессами стали широко использовать дискретные (цифровые) системы автоматизации, в состав которых входят электронные вычислительные машины (ЭВМ) или специализированные цифровые устройства.
Дискретные системы автоматического регулирования имеют ряд преимуществ:
- дискретные элементы обеспечивают более высокую точность передачи и преобразования информации;
- дискретные сигналы в меньшей степени подвержены к искажениям при передаче и хранении информации (имеют высокую устойчивость, меньше зависят от температуры);
- дискретный режим позволяет значительно повысить пропускную способность (скорость передачи информации);
- дискретные сигналы легко преобразуются в цифровой код и обрабатываются с помощью ЭВМ;
- при использовании дискретных сигналов значительно снижаются массогабаритные показатели аппаратуры;
- в дискретных САР просто осуществляется перестройка структуры и регулировка параметров.
В отличие от других систем автоматического регулирования дискретная САР, кроме непрерывной, содержит ещё и дискретную часть, в которую входят элек-тронная вычислительная машина (ЭВМ) и преобразователи непрерывных величин (сигналов) в дискретные и наоборот (АЦП и ЦАП).
Аналого-цифровой преобразователь (АЦП) осуществляет преобразование не-прерывного сигнала в дискретный (цифровой). При исследовании дискретных САР аналогово-цифровой преобразователь представляется в виде идеального ключа (дискретизатора или простейшего импульсного элемента) способного мгновенно размыкаться и замыкаться, генерируя на выходе последовательность мгновенных равноотстоящих импульсов типа δ-функций, амплитуда импульсов при этом будет пропорциональна величине непрерывного сигнала в момент замыкания ключа.
От АЦП сигнал поступает на ЭВМ, в которой реализован алгоритм управления объектом (в цифровых регуляторах – закон регулирования). ЭВМ представляется как последовательное соединение цифрового фильтра, осуществляющего преобразование входного сигнала по заданному алгоритму, и звена запаздывания с передаточной функцией e-TS, учитывающей время запаздывания сигнала в цифровом фильтре.
Цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП) осуществляет преобразование дискретного сигнала на выходе ЭВМ в непрерывный, подаваемый на исполнительный двигатель, и представляется в виде формирующего элемента (ФЭ). Формирующий элемент преобразовывает мгновенные импульсы на его входе в последовательность модулированных импульсов, форма и параметры которых зависят от изменения входного сигнала.
Таким образом, сложность объектов управления, увеличение объёма перерабатываемой информации, возрастание требований к качеству работы САР обуславливает использование современных автоматизированных систем – дискретных САР, построенных на базе электронно-вычислительной техники, что вызывает необходимость преобразования в системе аналоговых сигналов в дискретные (цифровые) и наоборот. Поэтому специалист в области автоматизации технологических процессов и производств должен глубоко знать принципы и методы построения систем управления, закономерности протекающих в них процессов.
Целью курсового проекта является разработка и исследование дискретной системы автоматического регулирования, которая должна автоматически отслеживать и в случае необходимости, поддерживать постоянное значения регулируемой величины с определенной (заданной) точностью.
Задача исследования дискретных САР заключается в разработке функциональной схемы, структурных схем с ПФ замкнутой и разомкнутой САР, определении Z-ПФ замкнутой и разомкнутой САР, определение устойчивости САР по разным методами, которые основаны на дискретных преобразованиях Лапласа, w-, Z- преобразований. Также в задачу входит коррекция САР в случае ее неустойчивости, по-строение переходного процесса и определение показателей качества.
✅ Заключение
В ходе работы была проведена разработка и исследование дискретной САР. В процессе проектирования САУ было определено, что данная система является системой управления по отклонению и предназначена для поддержания постоянного значения регулируемой величины с заданной точностью. Управление САУ происходит по принципу управления по отклонению.
Для ступенчатого входного воздействие были построены графики сигналов в дискретной части САУ, а также определен диапазон частот входного в дискретную часть САУ непрерывного сигнала ( ).
Была составлена структурная схема замкнутой и разомкнутой САУ с ПФ дан-ной системы.
Далее была выполнена главная задача данного курсового проекта – определение устойчивости САУ, что является необходимым условием ее работоспособности. При этом использовались следующие критерии:
- По логарифмическому критерию устойчивости ДСАР была не устойчивая. В результате была произведена коррекция с использованием дифференцирующего корректирующего устройства с ПФ вида . Построил новые ЛАХ и ЛЧХ. Также была построена «запретная область» для логарифмической фазовочастотной характеристики разомкнутой системы. ЛФЧХ не заходит внутрь области в том интервале частот, в котором выполняются неравенства
,
следовательно заданный показатель колебательности М=1,5 будет обеспечен и ДСАР будет устойчива.
Были определены запасы устойчивости:
-По Z-корневому критерию устойчивости система устойчива, так как корни Z-ХУ замкнутой САУ лежат внутри окружности единичного радиуса:
z1=0,342+0,597i;
z2=0,342-0,597i;
z3=0.916
z4=-0.863
- По критерию устойчивости Шур-Кона система устойчива, т.к. полученные три определителя положительные.;
- По w-корневому критерию устойчивости система устойчива, т.к. корни лежали в левой полуплоскости w:
w1=-0.246+0.553i;
w2=-0.246-0.553i;
w3=-13.601
w4=-0.043
-По аналогу критерия Гурвица система устойчива, т.к. четыре определителя составленные из коэффициентов ХУ— положительные;
-По аналогу критерия Михайлова система устойчива, т.к. годограф вектора ха-рактеристического полинома (кривая Михайлова) при изменении ω от 0 до , на-чинаясь на положительной вещественной полуоси, последовательно обходит в по-ложительном направлении 8 квадрантов комплексной плоскости (рисунок 13.1);
-По аналогу критерия Найквиста ДСАР устойчива, т.к. годограф вектора , где при изменении ω от 0 до не охватывал точку (-1; 0)(рисунок 14.1);
- Поскольку ПП имеет затухающий статический характер, система устойчива.
Также было рассчитано достаточное условие работоспособности САУ — ее качество, которое определяется по прямым и косвенным показателям.
Косвенные показатели качества САР:
- степень устойчивости: ;
- степень колебательности: .
Прямые показатели качества САУ:
- время регулирования: ;
- перерегулирование: ;
- колебательность ;
- статическая ошибка .
- степень затухания
В специальном вопросе было рассмотрено устройство управления микропроцессора, его назначение, функции, структура. Было определено, что управляющее устройство МП состоит из двух относительно независимых частей:
1) первичного автомата, управляющего процессами внутри МП;
2) схемы, обрабатывающей осведомительные сигналы и генерирующей управляющие сигналы в МП-системе. В управляющем устройстве каждый машинный цикл в цикле команды состоит из некоторого числа тактов, которым соответствуют состояния первичного автомата (Т1—Т5 или Tw). Число состояний первичного автомата определяется степенью сложности операции, реализуемой в данной команде, и последовательностью машинных циклов, составляющих цикл команды. Т.к. МП приспособлены для работы с различными типами внешней системной памяти (с непосредственным, прямым или последовательным доступом), имеющими разные времена обращения, то управляющее устройство имеет важное значение для работы МП.
Для ступенчатого входного воздействие были построены графики сигналов в дискретной части САУ, а также определен диапазон частот входного в дискретную часть САУ непрерывного сигнала ( ).
Была составлена структурная схема замкнутой и разомкнутой САУ с ПФ дан-ной системы.
Далее была выполнена главная задача данного курсового проекта – определение устойчивости САУ, что является необходимым условием ее работоспособности. При этом использовались следующие критерии:
- По логарифмическому критерию устойчивости ДСАР была не устойчивая. В результате была произведена коррекция с использованием дифференцирующего корректирующего устройства с ПФ вида . Построил новые ЛАХ и ЛЧХ. Также была построена «запретная область» для логарифмической фазовочастотной характеристики разомкнутой системы. ЛФЧХ не заходит внутрь области в том интервале частот, в котором выполняются неравенства
,
следовательно заданный показатель колебательности М=1,5 будет обеспечен и ДСАР будет устойчива.
Были определены запасы устойчивости:
-По Z-корневому критерию устойчивости система устойчива, так как корни Z-ХУ замкнутой САУ лежат внутри окружности единичного радиуса:
z1=0,342+0,597i;
z2=0,342-0,597i;
z3=0.916
z4=-0.863
- По критерию устойчивости Шур-Кона система устойчива, т.к. полученные три определителя положительные.;
- По w-корневому критерию устойчивости система устойчива, т.к. корни лежали в левой полуплоскости w:
w1=-0.246+0.553i;
w2=-0.246-0.553i;
w3=-13.601
w4=-0.043
-По аналогу критерия Гурвица система устойчива, т.к. четыре определителя составленные из коэффициентов ХУ— положительные;
-По аналогу критерия Михайлова система устойчива, т.к. годограф вектора ха-рактеристического полинома (кривая Михайлова) при изменении ω от 0 до , на-чинаясь на положительной вещественной полуоси, последовательно обходит в по-ложительном направлении 8 квадрантов комплексной плоскости (рисунок 13.1);
-По аналогу критерия Найквиста ДСАР устойчива, т.к. годограф вектора , где при изменении ω от 0 до не охватывал точку (-1; 0)(рисунок 14.1);
- Поскольку ПП имеет затухающий статический характер, система устойчива.
Также было рассчитано достаточное условие работоспособности САУ — ее качество, которое определяется по прямым и косвенным показателям.
Косвенные показатели качества САР:
- степень устойчивости: ;
- степень колебательности: .
Прямые показатели качества САУ:
- время регулирования: ;
- перерегулирование: ;
- колебательность ;
- статическая ошибка .
- степень затухания
В специальном вопросе было рассмотрено устройство управления микропроцессора, его назначение, функции, структура. Было определено, что управляющее устройство МП состоит из двух относительно независимых частей:
1) первичного автомата, управляющего процессами внутри МП;
2) схемы, обрабатывающей осведомительные сигналы и генерирующей управляющие сигналы в МП-системе. В управляющем устройстве каждый машинный цикл в цикле команды состоит из некоторого числа тактов, которым соответствуют состояния первичного автомата (Т1—Т5 или Tw). Число состояний первичного автомата определяется степенью сложности операции, реализуемой в данной команде, и последовательностью машинных циклов, составляющих цикл команды. Т.к. МП приспособлены для работы с различными типами внешней системной памяти (с непосредственным, прямым или последовательным доступом), имеющими разные времена обращения, то управляющее устройство имеет важное значение для работы МП.
ИЛИ
Поиск аналога
📕 Список литературы
🛒 Оформить заказ
⚡ Работу высылаем в течении 5 минут после оплаты.