Тихонов В. И.
каф. ЭСА
2009
Теория автоматического управления
Задания и рекомендации к выполнению курсового проекта
для студентов-заочников гр. 624-071.
Введение.
Целью проектирования является закрепление теоретических знаний и приобретение элементарных навыков проектирования систем автоматического управления.
Спроектированная автоматическая система должна удовлетворять требованиям, сформулированным в задании: обеспечивать определённую статическую точность, требуемое быстродействие и необходимый запас устойчивости. Эти показатели качества, а также параметры неизменяемой части автоматической системы сведены в таблицы вариантов по каждой из предлагаемых принципиальных схем.
Каждый студент выполняет два задания, которые выбираются по последней цифре номера зачётной книжки. Если эта цифра чётная – выполняются задания №2 и №4, а если нечётная – рассчитываются задания №1 и №3. Номер варианта из соответствующей таблицы данных также определяется последней цифрой шифра зачётной книжки.
Перечень вопросов, подлежащих рассмотрению в курсовом проекте, один для всех вариантов.
Разработка каждого задания включает в себя следующие этапы:
Краткое описание работы автоматической системы (АС).
Разбиение системы на динамические звенья, составление дифференциальных уравнений звеньев, их линеаризация, получение передаточных функций звеньев.
Построение структурной схемы автоматической системы.
Вывод передаточных функций по управляющему и возмущающему воздействиям для разомкнутого и замкнутого состояний автоматической системы.
Исследование устойчивости системы, исследование влияния заданного параметра на устойчивость.
Определение статической характеристики автоматической системы.
Оценка статической точности системы.
Синтез корректирующего звена, обеспечивающего заданные динамические показатели.
Построение кривой переходного процесса по задающему воздействию.
Анализ результатов проектирования.
ЗАДАНИЯ НА ПРОЕКТИРОВАНИЕ
Задание №1
Расчёт статической системы стабилизации напряжения
генератора постоянного тока.
Принципиальная схема САР.
На схеме обозначены:
- коэффициент усиления промежуточного
усилителя ПУ;
- коэффициент усиления и постоянные
времени электромашинного усилителя
ЭМУ;
- коэффициент усиления и постоянная
времени промежуточного возбудителя В;
- коэффициент усиления и постоянная
времени генератора Г;
- коэффициент обратной связи по
напряжению.
Численные значения параметров и требования к заданию сведены в таблицу №1.
Таблица №1
№ Вар. |
Значения параметров элементов САР |
Требования |
|||||||||||
K1 |
K2 |
K3 |
K4 |
K5 |
T1 |
T2 |
T3 |
T4 |
tпп
|
σ % |
Параметр устойч. |
Тип коррек. |
|
1 |
10 |
2,5 |
1,5 |
5,0 |
0,80 |
0,01 |
0,10 |
0,20 |
0,50 |
0,60 |
25 |
K1 |
посл. |
2 |
12 |
2,5 |
1,8 |
4,5 |
0,50 |
0,01 |
0,09 |
0,25 |
0,60 |
0,75 |
25 |
T4 |
о. с. |
3 |
15 |
2,0 |
1,6 |
4,0 |
0,45 |
0,02 |
0,08 |
0,15 |
0,45 |
0,45 |
25 |
T2 |
посл. |
4 |
10 |
3,0 |
2,0 |
3,5 |
0,48 |
0,01 |
0,12 |
0,21 |
0,55 |
0,65 |
25 |
Kобщ |
о. с. |
5 |
20 |
5,0 |
1,8 |
2,5 |
0,40 |
0,02 |
0,11 |
0,24 |
0,60 |
0,68 |
25 |
T3 |
посл. |
6 |
15 |
2,0 |
2,6 |
3,5 |
0,45 |
0,02 |
0,13 |
0,25 |
0,55 |
0,75 |
25 |
T2 |
о. с. |
7 |
10 |
3,0 |
2,5 |
5,0 |
0,52 |
0,02 |
0,15 |
0,24 |
0,62 |
0,72 |
25 |
K1 |
посл. |
8 |
20 |
2,5 |
3,0 |
3,5 |
0,60 |
0,01 |
0,10 |
0,25 |
0,65 |
0,720 |
25 |
Kобщ |
о. с. |
9 |
15 |
3,5 |
2,4 |
3,5 |
0,62 |
0,02 |
0,15 |
0,30 |
0,60 |
0,90 |
25 |
T4 |
посл. |
10 |
12 |
2,5 |
2,2 |
2,9 |
0,64 |
0,01 |
0,12 |
0,24 |
0,55 |
0,72 |
25 |
K1 |
о. с. |
11 |
15 |
2,0 |
2,1 |
3,0 |
0,55 |
0,01 |
0,14 |
0,28 |
0,60 |
0,84 |
25 |
T3 |
посл. |
12 |
18 |
2,8 |
2,0 |
2,5 |
0,60 |
0,01 |
0,15 |
0,30 |
0,45 |
0,90 |
25 |
K1 |
о. с. |
Примечания.
Все постоянные времени звеньев и время переходного процесса tпп заданы в секундах.
σ % - ограничение перерегулирования.
Параметр устойчивости – задаваемый параметр, влияние которого на устойчивость системы исследуется.
Тип коррекции. В таблице указан необходимый вид коррекции (последовательная или обратной связью).
Задание №2
Расчёт статической системы стабилизации частоты вращения
электрического двигателя постоянного тока независимого возбуждения.
Принципиальная схема САР.
На схеме обозначены:
- коэффициент усиления промежуточного усилителя ПУ;
- коэффициент усиления и постоянные
времени электромашин-
ного усилителя ЭМУ;
- коэффициент усиления и постоянная
времени промежуточного генератора Г;
- коэффициент усиления и постоянные
времени двигателя Д;
- коэффициент передачи тахогенератора.
Численные значения параметров и требования к заданию сведены в таблицу №2.
Таблица №2
№ Вар. |
Значения параметров элементов САР |
Требования |
|||||||||||
K1 |
K2 |
K3 |
K4 |
K5 |
Т2 |
T3 |
TМ |
TЯ |
tпп
|
σ % |
Параметр устойч. |
Тип коррек. |
|
1 |
9,50 |
6,0 |
2,0 |
0,81 |
1,1 |
0,20 |
0,16 |
0,15 |
0,03 |
0,4 |
25 |
Kобщ |
о. с. |
2 |
10,0 |
5,0 |
2,1 |
0,73 |
1,2 |
0,03 |
0,18 |
0,20 |
0,04 |
0,4 |
25 |
TВ |
посл. |
3 |
10,5 |
6,0 |
2,4 |
0,90 |
1,1 |
0,04 |
0,20 |
0,10 |
0,02 |
0,4 |
25 |
TЯ |
о. с. |
4 |
11,0 |
5,0 |
2,2 |
0,75 |
1,2 |
0,05 |
0,15 |
0,12 |
0,02 |
0,4 |
25 |
ТМ |
посл. |
5 |
9,50 |
6,0 |
1,8 |
0,85 |
1,0 |
0,04 |
0,14 |
0,10 |
0,02 |
0,4 |
25 |
Kобщ |
о. с. |
6 |
10,0 |
5,0 |
2,0 |
0,72 |
1,3 |
0,05 |
0,16 |
0,13 |
0,03 |
0,4 |
25 |
TВ |
посл. |
7 |
9,50 |
6,0 |
2,5 |
0,83 |
1,4 |
0,04 |
0,17 |
0,16 |
0,03 |
0,4 |
25 |
Kобщ |
о. с. |
8 |
10,0 |
5,0 |
2,3 |
0,74 |
1,2 |
0,05 |
0,19 |
0,14 |
0,03 |
0,4 |
25 |
ТМ |
посл. |
9 |
9,50 |
6,0 |
2,2 |
0,81 |
1,0 |
0,03 |
0,20 |
0,15 |
0,03 |
0,4 |
25 |
T2 |
о. с. |
10 |
10,0 |
5,0 |
1,9 |
0,84 |
1,1 |
0,04 |
0,16 |
0,10 |
0,02 |
0,4 |
25 |
Kобщ |
посл. |
11 |
10,5 |
6,0 |
2,1 |
0,80 |
1,2 |
0,05 |
0,18 |
0,12 |
0,02 |
0,4 |
25 |
TМ |
о. с. |
12 |
9,50 |
5,5 |
2,2 |
0,85 |
1,3 |
0,04 |
0,20 |
0,15 |
0,03 |
0,4 |
25 |
ТВ |
посл. |
Примечания.
Все постоянные времени звеньев и время переходного процесса tпп заданы в секундах.
σ % - ограничение перерегулирования.
Параметр устойчивости – задаваемый параметр, влияние которого на устойчивость системы исследуется.
Тип коррекции. В таблице указан необходимый вид коррекции (последовательная или обратной связью).
Задание №3
Расчёт астатической системы стабилизации напряжения
генератора постоянного тока.
Принципиальная схема САР.
На схеме обозначены:
- коэффициент усиления промежуточного
усилителя ПУ;
- коэффициент передачи интегрирующего
звена;
- коэффициент усиления и постоянные
времени ЭМУ;
- коэффициент усиления и постоянная
времени генератора Г;
- коэффициент обратной связи по напряжению.
Численные значения параметров и требования к заданию сведены в таблицу №3.
Таблица №3
№ Вар. |
Значения параметров элементов САР |
Требования |
||||||||||
K1 |
K2 |
K3 |
K4 |
K5 |
TУ |
TК |
TВ |
tпп
|
σ % |
Параметр устойч. |
Тип коррек. |
|
1 |
10,0 |
0,4 |
10 |
2 |
0,85 |
0,05 |
0,30 |
0.9 |
1,3 |
35 |
Kобщ |
о. с. |
2 |
10,4 |
0,4 |
12 |
2 |
0,90 |
0,05 |
0,20 |
0,8 |
1,3 |
35 |
TУ |
посл. |
3 |
9,80 |
0,5 |
10 |
2 |
1,00 |
0,05 |
0,30 |
0,7 |
1,2 |
35 |
TВ |
о. с. |
4 |
9,50 |
0,4 |
10 |
2 |
0,90 |
0,04 |
0,20 |
0,8 |
1,2 |
35 |
ТК |
посл. |
5 |
9,60 |
0,6 |
12 |
2 |
0,85 |
0,05 |
0,30 |
0,9 |
1,3 |
35 |
Kобщ |
о. с. |
6 |
10,2 |
0,5 |
12 |
2 |
0,75 |
0,03 |
0,15 |
0,7 |
1,2 |
35 |
TК |
посл. |
7 |
9,80 |
0,4 |
10 |
1,5 |
0,80 |
0,03 |
0,20 |
0,9 |
1,2 |
35 |
ТВ |
о. с. |
8 |
9,70 |
0,5 |
10 |
2,0 |
0,90 |
0,04 |
0,30 |
0,8 |
1,3 |
35 |
ТУ |
посл. |
9 |
10,0 |
0,4 |
10 |
1,5 |
1,00 |
0,02 |
0,10 |
0,6 |
1,3 |
35 |
Kобщ |
о. с. |
10 |
10,2 |
0,5 |
10 |
1,8 |
0,90 |
0,03 |
0,13 |
0,5 |
1,2 |
35 |
ТУ |
посл. |
11 |
10,5 |
0,5 |
10 |
2,0 |
0,80 |
0,05 |
0,15 |
0,6 |
1,2 |
35 |
К1 |
о. с. |
12 |
10,0 |
0,6 |
11 |
1,5 |
0,90 |
0,04 |
0,20 |
0,8 |
1,2 |
35 |
ТК |
посл. |
Примечания.
1) Все постоянные времени звеньев и время переходного процесса tпп заданы в секундах.
σ % - ограничение перерегулирования.
Параметр устойчивости – задаваемый параметр, влияние которого на устойчивость системы исследуется.
Тип коррекции. В таблице указан необходимый вид коррекции (последовательная или обратной связью).
Сервомотор СМ считать безынерционным, трением на его валу пренебречь.
Задание №4
Расчёт астатической системы стабилизации частоты вращения
электрического двигателя постоянного тока независимого возбуждения.
Принципиальная схема САР.
На схеме обозначены:
- коэффициент усиления промежуточного усилителя ПУ;
- коэффициент передачи интегрирующего звена;
- коэффициент усиления и постоянная
времени генератора Г;
- коэффициент передачи и постоянные времени двигателя Д;
- коэффициент обратной связи по скорости.
Численные значения параметров и требования к заданию сведены в таблицу №4.
Таблица №4
№ Вар. |
Значения параметров элементов САР |
Требования |
||||||||||
K1 |
K2 |
K3 |
K4 |
K5 |
TЯ |
TМ |
TВ |
tпп
|
σ % |
Параметр устойч. |
Тип коррек. |
|
1 |
10,0 |
2,0 |
2,0 |
0,82 |
1,1 |
0,03 |
0,15 |
0,16 |
1,25 |
40 |
ТМ |
посл. |
2 |
10,0 |
2,5 |
2,1 |
0,83 |
1,2 |
0,04 |
0,20 |
0,18 |
1,30 |
40 |
TВ |
о. с. |
3 |
10,5 |
1,8 |
2,2 |
0,85 |
1,1 |
0,03 |
0,11 |
0,20 |
1,30 |
40 |
К1 |
посл. |
4 |
11,0 |
2,5 |
2,3 |
0,81 |
1,2 |
0,02 |
0,12 |
0,16 |
1,25 |
40 |
К2 |
о. с. |
5 |
10,0 |
2,0 |
2,5 |
0,78 |
1,1 |
0,03 |
0,11 |
0,15 |
1,25 |
40 |
Kобщ |
посл. |
6 |
11,0 |
1,8 |
2,4 |
0,80 |
1,3 |
0,03 |
0,13 |
0,16 |
1,30 |
40 |
TЯ |
о. с. |
7 |
11,0 |
2,3 |
2,3 |
0,81 |
1,2 |
0,03 |
0,16 |
0,17 |
1,25 |
40 |
ТВ |
посл. |
8 |
10,0 |
1,8 |
2,0 |
0,85 |
1,1 |
0,03 |
0,14 |
0,19 |
1,30 |
40 |
ТМ |
о. с. |
9 |
10,0 |
2,0 |
2,2 |
0,80 |
1,2 |
0,03 |
0,15 |
0,20 |
1,25 |
40 |
Kобщ |
посл. |
10 |
10,0 |
2,5 |
2,1 |
0,82 |
1,1 |
0,02 |
0,12 |
0,16 |
1,30 |
40 |
ТВ |
о. с. |
11 |
10,0 |
2,0 |
2,2 |
0,83 |
1,2 |
0,03 |
0,13 |
0,18 |
1,25 |
40 |
ТМ |
посл. |
12 |
10,0 |
2,0 |
2,5 |
0,84 |
1,3 |
0,02 |
0,15 |
0,20 |
1,30 |
40 |
К2 |
о. с. |
Примечания.
1) Все постоянные времени звеньев и время переходного процесса tпп заданы в секундах.
σ % - ограничение перерегулирования.
Параметр устойчивости – задаваемый параметр, влияние которого на устойчивость системы исследуется.
Тип коррекции. В таблице указан необходимый вид коррекции (последовательная или обратной связью).
Сервомотор СМ считать безынерционным, трением на его валу пренебречь.