Учебное пособие: Теория автоматического управления

Для определения запасов устойчивости по логарифмическим частотным характеристикам следует рассмотреть интервал частот, для которого L(w) > 0. На этом интервале значение DL(wо), соответствующее частоте wо, при которой j(wо) = - p(-3p, -5p, ...) определяет запас по модулю (в децибелах). Аналогично, значение j(w1), соответствующее частоте w1, при которой L(w1) = 0, дает запас устойчивости по фазе.

В качестве примера на рис.9.1. приведен годограф КЧХ разомкнутой САУ рис.3.1 Годограф не пересекает полуось отрицательных вещественных величин, поэтому DH = 1.0. Запас устойчивости по фазе Dj = 70° определен по пересечению годографа с окружностью единичного радиуса. Полученные значения DH и Dj свидетельствуют о достаточно высоком запасе устойчивости замкнутой САУ рис.3.1.

U(w)	8.68	2.5	0.7	0.28	0.04	-0.09	-0.15	-0.17	0
V(w)	-2.86	-4.4	-2.9	-2.18	-1.6	-1.15	-0.8	-0.56	0
w,рад/с	0.001	0.005	0.009	0.013	0.018	0.025	0.035	0.05	¥

Рис.9.1. КЧХ разомкнутой САУ рис.3.1 при Ку = 20, Кос = 20.

10. ТРЕБОВАНИЯ К ОФОРМЛЕНИЮ РАБОТЫ

Результаты курсовой работы представляются в виде пояснительной записки, оформленной в соответствии с требованиями государственного стандарта ГОСТ 7.392-91 “Отчет о НИР. Структура и правила оформления”.

Содержание пояснительной записки должно соответствовать заданию, текст которого с указанием номера варианта и конкретных исходных данных должен быть приведен непосредственно за титульным листом и входить в общую нумерацию страниц.

Каждый раздел пояснительной записки должен содержать краткую постановку задачи проводимого исследования, указание на используемые методы, необходимые математические выражения и их преобразования, графические иллюстрации, а также краткие комментарии (выводы) полученных результатов.

Содержанием графических иллюстраций должны быть:

- исходная структурная схема заданной САУ с указанием заданных передаточных функций звеньев и точек приложения воздействий;

- структурная схема САУ, полученная после эквивалентных преобразований (при необходимости);

- статические, переходные и частотные характеристики, соответствующие заданным входным воздействиям и различным значениям варьируемых параметров;

- графическое представление на комплексной плоскости нулей и полюсов эквивалентных передаточных функций САУ;

- область (или области) устойчивости в пространстве варьируемых параметров с обязательным указанием точки, координаты которой соответствуют принятым значениям этих параметров;

- графическая оценка запаса устойчивости САУ (при необходимости).

При представлении графиков (характеристик) должны быть обозначены координатные оси, указаны масштабы по осям или приведена координатная сетка. Подрисуночная надпись должна содержать информацию о значениях параметров, которым соответствует приводимая характеристика.

В ЗАКЛЮЧЕНИИ должны быть приведены краткие выводы о свойствах исследуемой системы, числовые значения показателей качества управления, их оценка и, по возможности, рекомендации по их улучшению.

ЛИТЕРАТУРА

1. Коротков В.Ф. Основы линейной теории автоматического управления в задачах электроэнергетики: Учебное пособие с компьютерным лабораторным практикумом АОС - ТАУ / Иван. Гос. Энерг. ун-т. - Иваново, 1994. - 392 с.

ПРИЛОЖЕНИЕ

Задание 1

 1. Провести исследование системы автоматического регулирования частоты вращения гидроагрегата, работающего в режиме холостого хода

 2. Исходные данные.

 2.1. Структурная схема

1 - генератор;

2 - гидротурбина;

3 - регулятор;

mс- момент сопротивления, (о.е.);

mг - момент, развиваемый турбиной, (о.е.);

a - степень открытия регулирующего клапана турбины, (о.е.);

W - частота вращения турбины, (о.е.).

2.2. Передаточные функции элементов структурной схемы

DW(p)               1

W1(р) =----------------- = ----------- ;

Dmизб(р)            Тар

Dmг (p)           -0.1Т0р+1

W2(р) = ----------------- = ------------------------ ;

Da(р)             0.05Т0р+1

Da(p)                      Кр(1+К’р+К’’р2)

W3(р) = ----------------- = ------------------------------------------- ,

DW(р)                       Трр+1

где Та - постоянная инерции агрегата, отнесенная к базисной (номинальной) мощности, (с);

Т0 - постоянная времени водовода при номинальной частоте вращения, соответствующая номинальной нагрузке агрегата, (с);

Тр - постоянная времени регулятора, (с);

Кр, К’, К’’ - коэффициенты передачи регулятора.

2.3. Параметры элементов структурной схемы

Параметры	Варианты
	1.1	1.2	1.3	1.4	1.5	1.6	1.7	1.8	1.9	1.10
Та,с	10	8.0	8.0	10	10	8.0	5.0	5.0	5.0	10
Т0,с	2.0	1.0	2.0	1.0	2.0	2.0	2.0	1.0	2.0	1.0
Тр,с	5.0	5.0	20	5.0	20	5.0	10	10	20	20

3. Содержание задания.

3.1. Составить структурную схему и найти эквивалентные передаточные функции САУ по воздействиям Dmс и DWзад.

3.2. Выбрать значение Кр.расч., при котором обеспечивается статизм регулирования Кс £ 0.04 (по возмущающему воздействию mс).

Построить статическую (внешнюю) характеристику САУ W = f(mс). Определить установившееся значение управляемой величины W и статическую ошибку DW при mс = 1.0.

 3.3. Рассчитать и построить переходную характеристику системы DW=f(t) при выбранном значении Кр = Кр.расч. и различных значениях К’ и К” (для входных воздействий Wзад = 1.0 и mс = 1.0.

Выбрать значения К’ = К’расч. и К” = К”расч., при которых переходные процессы имеют затухающий и, по возможности, монотонный (без перерегулирования) характер. Определить время переходного процесса tп и, при необходимости, перерегулирование g и колебательность G.

Значения К” целесообразно принимать в диапазоне

0.5 ТаТр

0< К’’ < -----------------------

Кр

3.4. Рассчитать и построить КЧХ, АЧХ, ФЧХ и ВЧХ системы в замкнутом состоянии, оценить частотные свойства ее и показатели качества регулирования (tп, g, G). Сравнить полученные значения показателей качества с соответствующими значениями пункта 3.3.

3.5. Определить показатели качества регулирования (tп, G) по расположению нулей и полюсов передаточной функции системы в комплексной плоскости и сравнить их с соответствующими значениями пунктов 3.3 и 3.4.

3.6. Рассчитать и построить область устойчивости системы в плоскости параметров Кр, К’ при К” = К”расч. Окончательно выбрать значения Кр.расч. и К’расч.

3.7. Определить запас устойчивости системы по модулю и фазе (по Найквисту).

Задание 2

 1. Провести исследование системы автоматического регулирования частоты вращения гидроагрегата, работающего на выделенную нагрузку.

 2. Исходные данные.

 2.1. Структурная схема

1 - генератор, работающий на выделенную нагрузку;

2 - гидротурбина;

3 - регулятор;

mс- момент сопротивления, (о.е.);

mг - момент, развиваемый турбиной, (о.е.);

a - степень открытия регулирующего клапана турбины, (о.е.);

W - частота вращения турбины, (о.е.).

2.2. Передаточные функции элементов структурной схемы:

DW(p)             Ка

W1(р) =----------------- = --------------;

Dmизб(р)           Тар+1

Dmг(p)             -0.1Т0р+1

W2(р) =--------------- = ------------------------;

Da(р)             0.05Т0р+1

Da(p)              Кр(1+К’р+К’’р2 )

W3(р) =--------------- = -------------------------------------,

DW(р)            ТрP+1

где Та - постоянная инерции агрегата с учетом нагрузки, отнесенная к базисной (номинальной) мощности, (с);

Т0 - постоянная времени водовода при номинальной частоте вращения, соответствующая номинальной нагрузке агрегата, (с);

Тр - постоянная времени регулятора, (с);

Ка, Кр, К’, К’’ - коэффициенты передачи.

2.3. Параметры элементов структурной схемы

Параметры	Варианты
	2.1	2.2	2.3	2.4	2.5	2.6	2.7	2.8	2.9	2.10
Ка	1.0	0.8	0.5	0.4	1.0	0.8	1.0	0.8	1.0	0.5
Та,с	10	6.4	4.0	4.0	10	6.4	5.0	4.0	5.0	5.0
Т0,с	2.0	1.0	2.0	1.0	2.0	2.0	2.0	1.0	2.0	1.0
Тр,с	5.0	5.0	20	5.0	20	5.0	10	10	20	20

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7