Цели и задачи курсовой работы

Курсовая работа должна развить навыки студентов по анализу и синтезу линейных и нелинейных систем управления.

Возможные варианты задач синтеза для линейного объекта

1. Для объекта (возможно с чистым запаздыванием) синтезировать замкнутую систему автоматического регулирования максимального быстродействия с последовательным корректирующим звеном при детерминированном входном воздействии.

2. Синтезировать замкнутую систему регулирования с ПИД-регулятором при ограниченном управлении по критериям: минимума интегральной квадратичной ошибки при дискретном изменении задания; минимума интегральной квадратичной ошибки при дискретном изменении возмущения; максимального быстродействия при дискретном изменении задания; максимального быстродействия при дискретном изменении возмущения.

3. Для объекта, подверженного влиянию случайного возмущающего воздействия, приводимого ко входу системы или не приводимого, синтезировать замкнутую систему автоматического регулирования по критерию минимума интегральной квадратичной ошибки с последовательным корректирующим звеном (систему с произвольной структурой) или с ПИД-регулятором (систему с заданной структурой).

4. Для объекта и исполнительного механизма определить оптимальное управляющее воздействие для различных критериев оптимальности при наличии ограничений на управляющее воздействие.

Содержание работы:

- задание;

- постановка задачи;

- получение математического описания объекта управления;

- выбор датчика, преобразователей, исполнительного механизма;

- получение корреляционных функций случайных воздействий (для объектов, подверженных случайным воздействиям);

- синтез систем регулирования или управляющего воздействия заданными методами;

- построение переходных процессов для выхода объекта и управляющего воздействия при ступенчатом изменении входа и возмущения для различных вариантов системы;

- сравнение переходных процессов и формулировке вывода о качестве управления

- заключение.

Пример постановки задачи.

Для подогревателя молока синтезировать систему регулирования температуры молока при следующих данных:

- подогревателем (объектом управления) является пластинчатый теплообменник;

- регулируемым параметром является температура молока на выходе теплообменника, точность поддержания температуры в установившееся состоянии +2 ^оС, максимальное превышение температуры молока на выходе теплообменника +5 ^оС, номинальное значение температуры +50^оС;

- в зависимости от условий процесса требуемая температура молока на выходе может изменяться от 45 до 55 ^оС

- температура молока (возмущение) на входе в теплообменник может изменяться в пределах от 18 ^оС до 25 ^оС;

- расход молока (возмущение) через теплообменник может изменяться в пределах от 0,6 кг/сек до 2 кг/сек;

- теплоносителем является горячая вода с температурой 80 ^оС

- расход воды (управление) может изменяться в пределах от 0 до 4 кг/сек;

- по логарифмическим амплитудным характеристикам синтезировать систему максимального быстродействия с последовательным корректирующим звеном, удовлетворяющую требованиям по точности в установившемся состоянии и перерегулированию;

- синтезировать систему максимального быстродействия с ПИД-регулятором, удовлетворяющую требованиям по точности в установившемся состоянии и перерегулированию;

- провести сравнение переходных процессов при изменении задания и возмущения для обоих методов при отсутствии и при наличии ограничений на управляющее воздействие;

- выбрать систему: обеспечивающую большее быстродействие в реальных условиях.

Постановка задачи формулируется либо на основании материалов производственной практики, либо по исходным данным, полученным у преподавателя.

ЭТАПЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

1. Получение динамической модели объекта управления

При наличии переходных процессов (кривых разгона) по каналам “управление – выход”, “возмущение – выход” передаточные функции объекта могут быть получены путем их подбора с оценкой параметров методом наименьших квадратов. Если кривые разгона получить невозможно, дифференциальные уравнения объекта можно подобрать по литературным источникам либо вывести самостоятельно на основании уравнений материального, теплового балансов, а конкретные значения коэффициентов определить по конструктивным размерам объекта, номинальным параметрам материальных и тепловых потоков.