Методические указания по выполнению курсовой работы

Исходными данными для курсовой работы являются: структурная схема системы управления и коэффициенты передаточных функций функционально необходимых элементов.

Необходимо определить:

1. Передаточную функцию разомкнутой системы .

2. Передаточную функцию замкнутой системы .

3. Передаточную функцию ошибки .

4. Записать дифференциальное уравнение замкнутой системы.

5. Записать характеристическое уравнение замкнутой системы.

6. Записать дифференциальное уравнение для ошибки.

7. Найти первые два коэффициента ошибки и .

8. Пользуясь структурным методом моделирования, составить схему для моделирования САУ по ПК и рассчитать коэффициенты модели.

9. Рассчитать значения резисторов и конденсаторов модели.

10. Выбрать параметры корректирующего устройства, обеспечивающие минимум интегральной оценки.

11. Построить переходный процесс при выбранных параметрах корректирующего устройства.

12. Найти функцию чувствительности по параметру корректирующего устройства.

При выполнении пунктов 1, 2, 3 необходимо пользоваться правилами преобразования структурных схем.

Передаточные функции должны приводится к виду:

.

При выполнении пунктов 4, 5, 6 следует воспользоваться разделом 1.2 настоящего пособия.

При выполнении пункта 7 следует воспользоваться формулами [1]

…. .

Коэффициенты ошибок можно также получить в результате деления числителя на знаменатель [1].

Пример

Передаточная функция разомкнутой системы имеет вид:

.

Определим первые три коэффициента ошибки.

Решение. Находим передаточную функцию ошибки

.

Разлагаем это выражение в ряд делением числителя на знаменатель

Далее можно написать тождество:

.

Отсюда получаем коэффициенты ошибок:

.

При выполнении пп. 8 и 9 можно воспользоваться разделом 3 данного учебного пособия.

При выполнении п. 10 можно воспользоваться интегральными оценками вида:

или .

Структурная схема для вычисления интегральных оценок показана на рис. 5.1.

Рис. 5.1

БМ − блок вычисления модуля.

Если в этой схеме заменить блок вычисления модуля на множительное устройство, то можно вычислить интегральную оценку .

Одна из возможных схем вычисления модуля при моделировании САУ на ЭВМ имеет вид (рис. 5.2):

Рис. 5.2

Если на вход подается положительный сигнал , то диод открыт, а диод закрыт и .

Если на вход подается отрицательный сигнал , то диод закрыт, а диод открыт, т.к. напряжение инвертируется операционным усилителем и на выходе напряжение .

Для реализации множительного устройства в программе МС2 был использован стандартный компонент её библиотеки – Polynomial Source, имеющий следующие переопределяемые параметры:

Тестовая схема множительного устройства приведена на рис. 5.3.

Рис. 5.3

Здесь 0 − номер источника (POL) из библиотеки компонентов.

При проведении исследований можно пользоваться любой интегральной оценкой.

В качестве параметра выбирается постоянная времени или коэффициент усиления корректирующего устройства. Каждому параметру придают ряд фиксированных значений, для каждого из которых вычисляется интегральная оценка. По полученным данным строится зависимость:

,

где А − параметр, подлежащий выбору (постоянная времени или коэффициент усиления).

Пусть, например, эта зависимость имеет вид (рис. 5.4).

Рис. 5.4

Из полученной зависимости определяем параметр , соответствующий минимуму интегральной оценки.

Для найденного параметра строится переходный процесс. Построение переходного процесса можно осуществить с помощью программ Micro-Cap любых версий, Electronics Workbench, MATLAB и др.

При выполнении п. 12 следует воспользоваться структурным методом построения моделей чувствительности (раздел 4.3 настоящего учебного пособия).

Описание программы МС2 приведено в приложении.

Библиографический список

1. Бесекерский В.А., Попов Е.П. Теория систем автоматического регулирования. – М.: “Наука”, 1975.

2. Васильев Д.В., Чуич В.Г. Системы автоматического управления (примеры расчета). “Высшая школа”, 1967.

3. Попов Е.П. Теория линейных систем автоматического регулирования и управления. – М.: “Наука”, 1989.

4. Разевич В.Д. Система схемотехнического моделирования MICRO-CAP V.

– Москва, 1997.

5. Новиков А.А. Руководство по использованию системы автоматизированного анализа электронных схем Micro-Cap II. – Смоленск, СФМЭИ, 1992.

6. Карлащук В.И. Электронная лаборатория на IBM PC. Программа Electronics Workbench и ее применение. − “Солон-Р”, Москва, 2000.

Приложение