Курсовая: Анализ и расчет автоматических систем - текст курсовой. Скачать бесплатно.
Банк рефератов, курсовых и дипломных работ. Много и бесплатно. # | Правила оформления работ | Добавить в избранное
 
 
   
Меню Меню Меню Меню Меню
   
Napishem.com Napishem.com Napishem.com

Курсовая

Анализ и расчет автоматических систем

Банк рефератов / Информатика, информационные технологии

Рубрики  Рубрики реферат банка

закрыть
Категория: Курсовая работа
Язык курсовой: Русский
Дата добавления:   
 
Скачать
Архив Zip, 295 kb, скачать бесплатно
Заказать
Узнать стоимость написания уникальной курсовой работы

Узнайте стоимость написания уникальной работы

18 Министерство образования и науки Украины ОДЕССКАЯ НАЦИОНАЛЬНАЯ МОРСКАЯ АКАДЕМИЯ Кафедра ТАУ и ВТ Курсовая работа : АНАЛИЗ И РАСЧЕТ АВТОМАТИЧЕСКИХ СИСТЕМ Выполнил : курсант 3131 группы ФЭМ и РЭ Проверил : Поповский А .Ю. Номер зачетной книжки : Одесса - 2006 Задание к курсовой работе : Рис.1 Критерий : Найквиста Введение Одним из важнейших элементов процесса расчета и настройки линейных систем автоматики является умение анализировать их свойства по известной структурной схеме . Знать свойства системы - это означает знать поведение системы в статическом режиме, в переходных процессах, а также в режиме вынужденных колебаний . Это необходимо для проверки того - удовлетворяет ли тестируемая система заданным технологическим требованиям, требуется ли корректирующее воздействие и какого вида и т.д. Поэтому целью выполнения расчетов является : нахождение по заданной структурной схеме и известным выражениям для передаточных функций динамических звеньев передаточной функции замкнутой САУ ; исследование устойчивости системы ; проведение частотного анализа системы ; расчет переходных процессов в системе . Преобразование структурной схемы : Последовательно упростим заданную структурную схему путем объединения звеньев и введения дополнительных звеньев, дублирующих действие основных . Для определения передаточной функции САУ W(s ) используем следующие правила нахождения передаточных функций соединений звеньев : последовательное соединение - , параллельное соединение - , обратная связь - . Рис.2 1 . Преобразуем структурную схему, перенеся узел между третьим сумматором и звеном W 3 назад через динамическое звено с передаточной функцией W 3 . При этом добавится звено с передаточной функцией 1/ W 3 . Поэтому структурная схема системы может быть представлена в виде, изображенном на Рис.3 W2 1/W3 W5 W1 W3 W4 Рис. 3 2 . Далее преобразуем структурную схему : избавимся от второго сумматора при этом к сумматору 3 параллельно подключаются последовательно соединенные передаточн ые звен ья значениями соответственно 1/ W 3 ; W 1 и W 4 ; W 1 . При этом структурная схема приобретает вид , изображенный на Рис.4 W2 W5 W1 W3 W1 1/W3 W1 W4 Рис.4 При этом значение передаточной функции разомкнутой системы будет представлено в виде : W раз= 1.1 3 . Упростим полученную структурную схему путем преобразования передаточных функций, последовательно и параллельно соединенных передаточных звеньев . При этом структурная схема приобретет вид изображенный на Рис.5 W2 W5 W1 W3 W1(1/W3+W4) Рис. 5 4 . Далее в структурной схеме по правила м сложения передаточных звеньев , сложим параллельно соединенные звенья W 2 и W 1 , а также последовательно соединенные передаточные звенья W 3 и W 1(1/ W 3+ W 4 ). Преобразованная схема имеет вид , изображенный на Рис.6 W5 W1+W2 Рис. 6 5 . Объединим последовательно соединенные передаточные звенья, используя несложные алгебраические преобразования получим значение для передаточной функции звена . При этом схема будет иметь вид , изображенный на Рис.7 Рис.7 Окончательно для передаточной функции замкнутой системы с учетом обратной связи получим : 1.2 Произведем выполнение соответствующих упрощений полученного алгебраического выражения (приведение к общему знаменателю, перемножение многочленов и приведение подобных ). анализ выполним с использованием возможностей блока аналитических (символьных ) преобразований пакета компьютерной математики Mathcad . Исследование устойчивости системы : В соответствии с заданием, при исследовании устойчивости работы системы, найдем предельное значение коэффициента усиления k , которое обеспечивает вывод системы на границу колебательной устойчивости . Этот расчет выполни м с использованием графоаналитических частотных критерие в Найквиста . Ниже приводятся вычисления выполненные в рамках пакета MathCAD . 1 . Вначале по передаточным функциям отдельных звеньев и формуле ( 1.1 ) для передаточной функции замкнутой системы получено в явном виде выражение ( 2.2 ), которое последовательно приведено к дробно-рациональной форме отношения двух полиномов . Наивысший порядок степени знаменателя ( шестой ) определяет порядок системы . 2 . Провед ё м анализ асимптотического поведения переходной функции . Полученные в результате анализа значения позволяют сделать вывод, что переходной процесс вызван ступенчатым изменением сигнала возмущения (нагрузки ), а рассматриваемая система обладает астатизмом . 3 . Необходимое условие устойчивости приводит к ограничению значения коэффициента усиления , которое и так является очевидным, поскольку коэффициент усиления по своему смыслу является положительным . Проверка достаточного условия устойчивости требует применения критериев устойчивости . Для нахождения критического значения коэффициента усиления примен им критери й Найквиста . При использовании критерия Найквиста вначале получено выражение для передаточной функции разомкнутой сис темы, выполнена замена переменных и в блоке решения определено при каком условии годограф Найквиста проходит через критическую точку ( - 1, j 0 ). Это условие отвечает критическому значению коэффициента усиления . В заключении построены графики годографов Найквиста для различных значений коэффициентов усиления и видно, что для k = 3.1 34 график проходит через критическую точку на вещественной оси ( - 1, j 0 ). Соответствующий документ MathCAD приведен ниже . Получение выражений для замкнутой САУ и анализ свойств системы : Рис.7 Годограф Найквиста Дополнительно проверим полученный результат, проведя моделирование переходного процесса в пакете MATLAB - SIMULINK . Это позволит дополнительно проверить правильность преобразования структурной схемы . Набранная структурная схема системы и результат построения переходного процесса представлены на рис . Как видно из рисунка предельное значение варьируемого коэффициента усиления определено верно, поскольку выходной сигнал представляет собой незатухающие гармонические колебания . Рис.8 Структурная схема системы Рис.9 результат моделирования переходного процесса Частотный анализ системы В этом разделе рассмотрена методика построения и анализа частотных характеристик системы в рамках пакета компьютерной математики MathCAD . Для построения частотных характеристик системы, характеризующих преобразование гармонического сигнала в ней, т.е. позволяющих исследовать систему в режиме вынужденных колебаний перей дем к комплексной частотной характеристики (КЧХ ) системы : . АЧХ системы определяется модулем КЧХ а фазочастотная характеристика - ее аргументом . Комплексное представление о частотных характеристиках системы может дать поведение годографа КЧХ - амплитудно-фазовая характеристика системы . Оценку частотных критериев качества системы следует выполнить на основе графика ее АЧХ . Расчет и анализ частотных характеристик системы произведем для трех значений параметра k : 1 . Вначале определим выражения для АЧХ замкнутой системы и построим их графики . Из графиков видно, что по мере приближения значения коэффициента передачи к критическому значению резонансный пик становится все более ярко выраженным (более высоким и узким ). Первый случай (тонкая линия ) резонансный пик наблюдается на частоте щ 1 = 1,78 с - 1, второй случай (пунктир ) - на частоте щ 2 = 1,65 с - 1, а в третьем случае - на частоте щ 2 =1,46 с-1 . в третьем случае колебания отсутствуют . Основная полоса пропускания системы ограничена сверху частотой 1,1 с - 1 . Скрипт документа частотного анализа системы приведен ниже . 2 . Для получения информации о фазовом сдвиге в системе построи м графики ее ФЧХ или, что более наглядно, графики годографа КЧХ на комплексной плоскости . Видно, что на малых частотах система обеспечивает положительный фазовый сдвиг, который в асимптотике больших частот стремится к значению ( - 1,5 р ). Вычисления приведены в следующем фрагмента MathCAD документа . Рис. 1 0 . Графики АЧХ Рис. 1 0 а График КЧХ Рис.1 1 График ФЧХ Расчет переходных процессов в системе В этом разделе рассмотрены методы расчета переходной функции САУ с последующим анализом качества системы по характеру переходной функции . Для построения функции переходного процесса, т.е. анализа реакции системы на входное воздействие в виде ступенчатой функции Хевисайда могут быть использованы различные методы . Если известна передаточная функция замкнутой системы, то переходную функцию h ( t ) можно рассчитать, решив систему дифференциальных уравнений . При этом форма уравнений определяется знаменателем передаточной функции, а начальные условия вычисляются с помощью соотношений, составленных из коэффициентов числителя её . Недостатком этого метода сложность вычисления начальных условий . Если известна структурная схема системы и выражения для передаточных функций звеньев, то переходной процесс можно рассчитать, составляя дифференциальные уравнения, описывающие динамику каждого звена по отдельности . Для расчета переходных процессов при известной передаточной функции замкнутой системы был использован метод обратного преобразования Фурье, предполагающий расчет на основе вещественной частотной характеристики : . Несобственный интеграл сходится, поскольку асимптотически ВЧХ U ( ) 0 при . Для ускорения расчетов обычно обрезают верхний предел интеграла по предельному значению частоты щ е, полученному из анализа формы АЧХ замкнутой системы . Однако этот, достаточно удобный, метод пригоден для расчета переходных процессов только в устойчивых линейных системах и отличается невысокой скоростью сходимости . После составления структурной схемы модели перед запуском вычислительной процедуры подобра ли параметры интегрирования системы уравнений (время процесса и шаг интегрирования ). После построения графика переходного процесса следует определи ли параметры, характеризующие качество переходного процесса : время регулирования (время вхождения регулируемой величины в 5 % трубку значений, относительно установившегося значения ), динамический заброс и колебатель ность . Из рис.1 3 видно, что : время регулирования составляет - в первом случае - порядка 80,8 с, во втором случае - порядка 10,7 с, а в третьем - около 4,2 с ; максимальный динамический заброс - в первом случае равен 1,6 , во втором - 1,55 , а в третьем - 1,52 ; колебательность - в первом случае равна 93 %, во втором- 53 %, а в третьем - 25 % Рис.1 2 Структурная схема, со ставленная в пакете визуального мо делирования Simulink , для расчетов переходных процессов в исследуемой системе . Рис.1 3 . Результат моделирования переходных процессов для значений варьируемого коэффициента передачи k : 1 - 2.5 07 ; 2 - 1.5 67 ; 3 - 0 .3 13 Вывод В данной расчетно-графической работе нами была найдена по заданной структурной схеме и известным выражениям для передаточных функций динамических звеньев передаточн ая функц ия замкну той САУ . В пакетах программ MATHCAD и MATHLAB мы провели ис следование устойчивости системы (система оказалась устойчивой ); прове ли частотн ый анализ системы (построили графики АЧХ, ФЧХ и КЧХ ). Затем был произведен расчет переходных процессов в сис теме, после чего промоделировали переходной процесс для значений варьируемого коэффициента передачи k .
1Архитектура и строительство
2Астрономия, авиация, космонавтика
 
3Безопасность жизнедеятельности
4Биология
 
5Военная кафедра, гражданская оборона
 
6География, экономическая география
7Геология и геодезия
8Государственное регулирование и налоги
 
9Естествознание
 
10Журналистика
 
11Законодательство и право
12Адвокатура
13Административное право
14Арбитражное процессуальное право
15Банковское право
16Государство и право
17Гражданское право и процесс
18Жилищное право
19Законодательство зарубежных стран
20Земельное право
21Конституционное право
22Конституционное право зарубежных стран
23Международное право
24Муниципальное право
25Налоговое право
26Римское право
27Семейное право
28Таможенное право
29Трудовое право
30Уголовное право и процесс
31Финансовое право
32Хозяйственное право
33Экологическое право
34Юриспруденция
 
35Иностранные языки
36Информатика, информационные технологии
37Базы данных
38Компьютерные сети
39Программирование
40Искусство и культура
41Краеведение
42Культурология
43Музыка
44История
45Биографии
46Историческая личность
47Литература
 
48Маркетинг и реклама
49Математика
50Медицина и здоровье
51Менеджмент
52Антикризисное управление
53Делопроизводство и документооборот
54Логистика
 
55Педагогика
56Политология
57Правоохранительные органы
58Криминалистика и криминология
59Прочее
60Психология
61Юридическая психология
 
62Радиоэлектроника
63Религия
 
64Сельское хозяйство и землепользование
65Социология
66Страхование
 
67Технологии
68Материаловедение
69Машиностроение
70Металлургия
71Транспорт
72Туризм
 
73Физика
74Физкультура и спорт
75Философия
 
76Химия
 
77Экология, охрана природы
78Экономика и финансы
79Анализ хозяйственной деятельности
80Банковское дело и кредитование
81Биржевое дело
82Бухгалтерский учет и аудит
83История экономических учений
84Международные отношения
85Предпринимательство, бизнес, микроэкономика
86Финансы
87Ценные бумаги и фондовый рынок
88Экономика предприятия
89Экономико-математическое моделирование
90Экономическая теория

 Анекдоты - это почти как рефераты, только короткие и смешные Следующий
- Любимый, а что ты мне подаришь на Новый год?
- Себя, любимая!
- Действительно, год Козла же...
Anekdot.ru

Узнайте стоимость курсовой, диплома, реферата на заказ.

Банк рефератов - РефератБанк.ру
© РефератБанк, 2002 - 2016
Рейтинг@Mail.ru