2.Основные требования к курсовой работе

2.1.Тематика курсовой работы

В курсовой работе разрабатывается система автоматического регулирования, предназначенная для стабилизации заданного параметра функционирования электротехнического объекта, в качестве которого может выступать электрический двигатель или электрический генератор. Таким образом, в системе необходимо реализовать простейший случай одномерного (скалярного) управления, т.е. регулирования по одной выходной переменной. Оба типа электрических машин, выступающих в качестве объекта управления могут при этом работать как на постоянном, так и на переменном токе. В состав системы для обеспечения отрицательной обратной связи вводится датчик (угла поворота, скорости вращения, напряжения или тока) и регулятор, осуществляющий сравнение текущего значения регулируемого параметра с заданным и выдачу управляющего воздействия на объект. Это воздействие обычно заключается в изменении какого-либо из параметров самого объекта. Таким образом, структурная схема системы регулирования, разрабатываемой в курсовой работе в общем случае может быть представлена на рис. 1.

Рис.1. Структура разрабатываемой системы автоматического регулирования.

Как следует из представленной структурной схемы, объект управления, регулятор и устройство обратной связи в данной курсовой работе имеют математическое описание, представляющее их в виде линейных динамических звеньев, чему соответствуют линейные передаточные функции, представленные на рис.1. Устройство сравнения (сумматор), получающее разность между входным воздействием и сигналом обратной связи чаще всего реализуется в виде суммирующего усилителя напряжений. Его инерционность по сравнению с объектом управления и с регулятором настолько мала, что во всех случаях целесообразно учитывать его именно как идеальный суммирующий усилитель, в котором отсутствуют искажения и запаздывание сигналов. На начальных стадиях анализа и синтеза системы регулирования, выполняемых в рамках курсовой работы, передаточные функции регулятора W_p(p) и датчика обратной связи W_ос(p) могут рассматриваться как безынерционные звенья с единичным коэффициентом передачи. Исключения из этого правила, предусмотренные некоторыми вариантами заданий, будут представлены далее. В качестве регулятора здесь может выступать реостат, переменный конденсатор, соединенный с датчиком обратной связи, или же электронный усилитель, влияющий на тот или иной параметр управляемого объекта.

Разрабатываемая система должна функционировать в режиме следящей системы, отрабатывая поступающее на вход управляющее воздействие u(t) в виде ступенчатой функции 1(t) и функции, линейно нарастающей во времени vt1(t).

Из рис.1. также видно, что объект управления имеет и еще одну передаточную функцию по возмущению W_в(p), которая характеризует влияние дестабилизирующего фактора на выходную переменную объекта управления. Возмущающее воздействие f(t) рассматривается в курсовой работе в виде периодического (гармонического) сигнала, который по возможности не должен проходить на выход объекта.

Непосредственными задачами проектирования в процессе выполнения курсовой работы являются:

• разработка линеаризованного математического описания электротехнического объекта управления, т.е. получение его передаточных функций по управляющему и по возмущающему воздействиям;

• разработка функциональной электрической схемы САР с учетом вводимых в неё регулятора и устройства обратной связи;

• построение логарифмических частотных характеристик разомкнутой САР с оценкой по ним параметров качества и подбором структуры и параметров устройства коррекции;

• разработка структурной схемы САР с учетом типовых передаточных функций регулятора и датчика обратной связи, а также при необходимости – введения типовой передаточной функции последовательного корректирующего фильтра;

• оценивание параметров качества системы в целом на основе исходных параметров объекта и выбранных параметров регулятора, датчика обратной связи и корректирующего фильтра.

Критерием качества проектирования САР могут являться следующие параметры:

• наличие запасов устойчивости, определяемых по логарифмическим амплитудно-частотной и фазово-частотной характеристикам (ЛАЧХ и ЛФЧХ) – не менее 12 дБ по амплитуде и не менее 30 по фазе:

• наличие установившейся ошибки при типовом ступенчатом или линейно изменяющемся сигнале, не превышающей 5% от заданного номинального значения выходной регулируемой величины;

• отсутствие перерегулирования свыше 30% от заданного номинального значения выходной регулируемой величины при обеспечении заданного времени регулирования t_p =0,5 с.