Помощь студентам в учебе
Анализ динамических свойств системы автоматического регулирования скорости двигателя с интервальными параметрами
|
Введение 13
1 Математическая модель САР скорости двигателя с интервальными
параметрами 15
1.1 Принципиальная схема САР 15
1.2 Функциональная и структурная схемы САР 18
1.3 Передаточная функция замкнутой САР по управлению 20
1.4 Характеристическое уравнение САР 21
2 Анализ быстродействия и колебательности САР скорости двигателя с
интервальными параметрами 22
2.1 Отображение многогранника интервальных параметров САР на
плоскость корней на основе реберной теоремы 22
2.2 Построение многопараметрического интервального корневого
годографа 23
2.3 Анализ корневых показателей качества САР 25
3 Анализ чувствительности коэффициентных показателей качества САР к
интервальным параметрам системы 29
3.1 Исследование систем с переменными параметрами с помощью теории
чувствительности 29
3.2 Коэффициентные показатели качества САР 30
3.3 Чувствительность показателей качества САР к изменению параметров
системы 31
4 Моделирование САР скорости двигателя с интервальными параметрами 36
4.1 Переходные процессы САР в вершинах многогранника
интервальными параметрами 36
4.2 Анализ переходных процессов САР при изменении Тм 38
4.3 Анализ переходных процессов САР при изменении Кд 1 38
5 Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение . 40
5.1 Организация и планирование работ 40
5.1.1 Продолжительность этапов работ 42
5.1.2 Расчет накопления готовности работ 46
5.2 Расчет сметы затрат на создание макета КУ 49
5.2.1 Расчет затрат на материалы 49
5.2.2 Расчет основной заработной платы 50
5.2.3 Расчет отчислений от заработной платы 51
5.2.4 Расчет затрат на электроэнергию 51
5.2.5 Расчет амортизационных расходов 52
5.2.6 Расчет прочих расходов 53
5.2.7 Расчет общей себестоимости разработки 53
5.2.8 Прибыль 54
5.2.9 НДС 54
5.3 Оценка экономической эффективности проекта 55
5.3.1 Оценка научно-технического уровня НИР 55
6 Социальная ответственность 60
6.1 Производственная безопасность 60
6.1.1 Анализ вредных и опасных факторов, которые могут возникнуть
при проведении исследования 60
6.1.2 Обоснование мероприятий по защите исследователя от действия
опасных и вредных факторов 64
6.2 Экологическая безопасность 65
6.3 Безопасность в чрезвычайных ситуациях 66
6.4 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности. .. 67
Заключение 70
Приложение А 75
1 Математическая модель САР скорости двигателя с интервальными
параметрами 15
1.1 Принципиальная схема САР 15
1.2 Функциональная и структурная схемы САР 18
1.3 Передаточная функция замкнутой САР по управлению 20
1.4 Характеристическое уравнение САР 21
2 Анализ быстродействия и колебательности САР скорости двигателя с
интервальными параметрами 22
2.1 Отображение многогранника интервальных параметров САР на
плоскость корней на основе реберной теоремы 22
2.2 Построение многопараметрического интервального корневого
годографа 23
2.3 Анализ корневых показателей качества САР 25
3 Анализ чувствительности коэффициентных показателей качества САР к
интервальным параметрам системы 29
3.1 Исследование систем с переменными параметрами с помощью теории
чувствительности 29
3.2 Коэффициентные показатели качества САР 30
3.3 Чувствительность показателей качества САР к изменению параметров
системы 31
4 Моделирование САР скорости двигателя с интервальными параметрами 36
4.1 Переходные процессы САР в вершинах многогранника
интервальными параметрами 36
4.2 Анализ переходных процессов САР при изменении Тм 38
4.3 Анализ переходных процессов САР при изменении Кд 1 38
5 Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение . 40
5.1 Организация и планирование работ 40
5.1.1 Продолжительность этапов работ 42
5.1.2 Расчет накопления готовности работ 46
5.2 Расчет сметы затрат на создание макета КУ 49
5.2.1 Расчет затрат на материалы 49
5.2.2 Расчет основной заработной платы 50
5.2.3 Расчет отчислений от заработной платы 51
5.2.4 Расчет затрат на электроэнергию 51
5.2.5 Расчет амортизационных расходов 52
5.2.6 Расчет прочих расходов 53
5.2.7 Расчет общей себестоимости разработки 53
5.2.8 Прибыль 54
5.2.9 НДС 54
5.3 Оценка экономической эффективности проекта 55
5.3.1 Оценка научно-технического уровня НИР 55
6 Социальная ответственность 60
6.1 Производственная безопасность 60
6.1.1 Анализ вредных и опасных факторов, которые могут возникнуть
при проведении исследования 60
6.1.2 Обоснование мероприятий по защите исследователя от действия
опасных и вредных факторов 64
6.2 Экологическая безопасность 65
6.3 Безопасность в чрезвычайных ситуациях 66
6.4 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности. .. 67
Заключение 70
Приложение А 75
Большинство разработанных к настоящему времени методов анализа качества функционирования систем автоматического регулирования (САР) предназначено для систем, объекты регулирования которых имеют постоянные параметры. Однако в реальных САР объекты регулирования имеют параметры, изменяющиеся в широких диапазонах. Распространение на такие САР методов анализа, разработанных и предназначенных для стационарных систем, связано с большими ограничениями, касающимися прежде всего темпа изменения параметров. При этом опыт показывает, что создание эффективных методов анализа возможно лишь тогда, когда при их разработке максимально учитываются особенности объекта регулирования.
Очевидно, что подходы, применяемые для анализа качества САР с нестабильными параметрами, эффективны только тогда, когда позволяют без трудоемкой вычислительной работы оценивать динамику САР при всех возможных значениях параметров объекта регулирования. Для этой цели наилучшим образом подходят коэффициентные методы, когда качество анализируемой САР оценивается по коэффициентам передаточной функции САР без построения переходного процесса.
При исследовании САР необходимо учитывать показатели качества, характеризующие ее динамику. Оценивать динамические свойства можно по различным показателям качества: [9]
- частотные, определяемые формой амплитудно -частотной и фазочастотной характеристик САР;
- временные, определяемые формой временных процессов САР (типом переходного процесса или весовой функции);
- корневые, определяемые расположением нулей и полюсов передаточной функции САР,
- коэффициентные, определяемые набором коэффициентов передаточной функции САР.
В частотной области качество моно оценивать по запасам устойчивости (по амплитуде и по фазе), частоте среза, значению резонансного пика амплитудно-частотной характеристики САР.
Во временной области для оценки качества находят время переходного процесса, перерегулирование, число колебаний переходного процесса САР.
В корневой области качество работы САР определяется степенью устойчивости и колебательностью, которые находятся по корням характеристического уравнения САР.
На основе коэффициентов передаточной функции замкнутой САР можно определить коэффициенты ошибок, проверить устойчивость САР с помощью алгебраических критериев устойчивости.
Наименьшее число показателей качества САР находится в коэффициентной группе. При этом коэффициенты передаточной функции линейной системы непосредственно связаны с физическими параметрами системы и поэтому некоторые комбинации коэффициентов желательно иметь в качестве показателей качества САР. Этот факт служит одной из причин возможного интереса к разработке коэффициентных методов для оценки устойчивости и качества САР.
Если имеются численно заданные параметры САР (коэффициенты усиления, постоянные времени и т.п.), то имеется возможность получить любой из показателей качества рассмотренных выше групп. Действительно, непосредственно по параметрам можно построить частотные характеристики одноконтурной системы, а вычислив коэффициенты ее передаточной функции, получить совокупность нулей и полюсов системы, временные и частотные характеристики для многоконтурных систем и т.п.
Очевидно, что подходы, применяемые для анализа качества САР с нестабильными параметрами, эффективны только тогда, когда позволяют без трудоемкой вычислительной работы оценивать динамику САР при всех возможных значениях параметров объекта регулирования. Для этой цели наилучшим образом подходят коэффициентные методы, когда качество анализируемой САР оценивается по коэффициентам передаточной функции САР без построения переходного процесса.
При исследовании САР необходимо учитывать показатели качества, характеризующие ее динамику. Оценивать динамические свойства можно по различным показателям качества: [9]
- частотные, определяемые формой амплитудно -частотной и фазочастотной характеристик САР;
- временные, определяемые формой временных процессов САР (типом переходного процесса или весовой функции);
- корневые, определяемые расположением нулей и полюсов передаточной функции САР,
- коэффициентные, определяемые набором коэффициентов передаточной функции САР.
В частотной области качество моно оценивать по запасам устойчивости (по амплитуде и по фазе), частоте среза, значению резонансного пика амплитудно-частотной характеристики САР.
Во временной области для оценки качества находят время переходного процесса, перерегулирование, число колебаний переходного процесса САР.
В корневой области качество работы САР определяется степенью устойчивости и колебательностью, которые находятся по корням характеристического уравнения САР.
На основе коэффициентов передаточной функции замкнутой САР можно определить коэффициенты ошибок, проверить устойчивость САР с помощью алгебраических критериев устойчивости.
Наименьшее число показателей качества САР находится в коэффициентной группе. При этом коэффициенты передаточной функции линейной системы непосредственно связаны с физическими параметрами системы и поэтому некоторые комбинации коэффициентов желательно иметь в качестве показателей качества САР. Этот факт служит одной из причин возможного интереса к разработке коэффициентных методов для оценки устойчивости и качества САР.
Если имеются численно заданные параметры САР (коэффициенты усиления, постоянные времени и т.п.), то имеется возможность получить любой из показателей качества рассмотренных выше групп. Действительно, непосредственно по параметрам можно построить частотные характеристики одноконтурной системы, а вычислив коэффициенты ее передаточной функции, получить совокупность нулей и полюсов системы, временные и частотные характеристики для многоконтурных систем и т.п.
В результате выполненной работы был проведен анализ качества САР скорости двигателя, параметры которой могут изменяться в известных пределах по заранее неизвестным для проектировщика законам. Для этого было получено характеристическое уравнение САР, в коэффициенты которого линейно входят интервальные параметры. Они образуют параметрический многогранник, задающий все возможные режимы работы САР. Для анализа ее динамических свойств использован корневой подход и на основе реберной теоремы построен интервальный корневой годограф. Его расположение на плоскости корней подтвердило робастную устойчивость системы при любых значениях интервальных параметров и позволило найти корневые показатели робастного качества САР (степень робастной устойчивости и степень робастной колебательности).
Проведен также анализ САР к интервальным параметрам на основе чувствительности коэффициентных показателей качества, основанных на интервальных коэффициентах характеристического полинома.
Результаты компьютерного моделирования САР скорости двигателя подтвердили выводы, полученные на основании проведенных теоретических исследований.
В работе также рассмотрены вопросы финансового менеджмента, ресурсоэффективности и ресурсосбережения, вопросы социальной ответственности.
Проведен также анализ САР к интервальным параметрам на основе чувствительности коэффициентных показателей качества, основанных на интервальных коэффициентах характеристического полинома.
Результаты компьютерного моделирования САР скорости двигателя подтвердили выводы, полученные на основании проведенных теоретических исследований.
В работе также рассмотрены вопросы финансового менеджмента, ресурсоэффективности и ресурсосбережения, вопросы социальной ответственности.