Пошук навчальних матеріалів по назві і опису в нашій базі:

Методичні вказівки до виконання курсової роботи "Побудова частотних характеристик складного об'єкта регулювання" з дисципліни




410.34 Kb.
НазваМетодичні вказівки до виконання курсової роботи "Побудова частотних характеристик складного об'єкта регулювання" з дисципліни
Сторінка1/2
Дата конвертації09.10.2012
Розмір410.34 Kb.
ТипМетодичні вказівки
  1   2
МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

СУМСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
До друку і в світ

дозволяю на підставі

"Єдиних правил",

п.2.6.14

Перший проректор

МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ

до виконання курсової роботи "Побудова частотних характеристик складного об'єкта регулювання" з дисципліни

“Теорія автоматичного управління”

для студентів спеціальності 6.091401–

системи управління і автоматики

денної та заочної форм навчання


Усі цитати, цифровий
та фактичний матеріал,

бібліографічні дані

перевірені, написання

одиниць відповідає

стандартам
Укладачі А.В. Павлов

С.О.Темченко
Відповідальний за випуск В.Д.Черв'яков
Декан фізико-технічного факультету Г.С.Воробйов
Суми Вид-во СумДУ 2006

Міністерство освіти і науки України

Сумський державний університет

Методичні вказівки


до виконання курсової роботи

"Побудова частотних характеристик складного об'єкта регулювання" з дисципліни "Теорія автоматичного управління" для студентів спеціальності 6.091401 – Системи управління і автоматики денної та заочної форм навчання

Суми

Вид-во СумДУ

2006

Методичні вказівки до виконання курсової роботи "Побудова частотних характеристик складного об'єкта регулювання " з дисципліни "Теорія автоматичного управління" /Укладачі А.В. Павлов, С.О. Темченко. Суми: Вид-во СумДУ, 2006.- 31 с.
Кафедра комп’ютеризованих систем управління


Зміст

Стор.

Список умовних скорочень і позначень…….............................4


Вступ..............................................................................................5

  1. Виконання курсової роботи...................................................5

    1. Мета і задачі курсової роботи…………………..5

    2. Підготовка до виконання курсової роботи…….5

    3. Виконання та оформлення курсової роботи…...6

    4. Завдання курсової роботи…………………….....7

  2. Теоретичні відомості………………………………………..8

    1. Передатна функція……………………………....8

    2. Частотні характеристики………………………..9

    3. Елементарні ланки і їхні характеристики……..12

    4. Структурні схеми……………………………….14

    5. Правила перетворення структурних схем…….15

      1. Послідовне з'єднання ланок……………15

      2. Рівнобіжне з'єднання ланок……………16

      3. Ланка, охоплена зворотним зв'язком (зустрічно-рівнобіжне з'єднання ланок)............16

      4. Перенос вузла…………………………...18

    6. Частотні характеристики складного об'єкта регулювання.....................................................................19

Контрольні питання....................................................................23

Список використаних джерел.………………………………...24

Додаток А. Структурна схема CАР.……………………….….25

Додаток Б. Таблиця вихідних даних.………........…………....26

Додаток В. Зразок оформлення титульного аркуша..……..…29

Додаток Г. Розв'яння рівняння третього порядку методом Кардано........................................................................................30

Список умовних скорочень та позначень
ТАУ – теорія автоматичного управління;

САР – система автоматичного регулювання;

САУ – система автоматичного управління;

АСУ – автоматизована система управління;

АФЧХ – амплітудно-фазова частотна характеристика;

АЧХ – амплітудна частотна характеристика;

ЛАЧХ – логарифмічна амплітудна частотна характеристика;

ЛФЧХ – логарифмічна фазова частотна характеристика;

ЛЧХ – логарифмічна частотна характеристика;

ФЧХ – фазова частотна характеристика.

– амплітудна частотна характеристика;

– логарифмічна амплітудна частотна характеристика;

– дійсна частотна характеристика;

– уявна частотна характеристика;

– амплітудно-фазова частотна характеристика;

– передатна функція;

– фазова частотна характеристика.

ВСТУП
Теорія автоматичного управління (ТАУ) є однією з основних дисциплін у підготовці фахівців з автоматики і управління та має велике значення для формування їх базових знань. Предметом дослідження ТАУ є статичні і динамічні процеси в системах автоматичного управління (САУ) технічними об'єктами та засобами (виробничими, енергетичними, транспортними і т.ін.). Дані методичні вказівки призначені для первинної підготовки студентів, що починають вивчати цей курс, до виконання курсової роботи, в якій виконуються дослідження складного об’єкта регулювання та побудова його логарифмічних частотних характеристик. Вони містять основні поняття та методику, необхідну для відповідних розрахунків і побудов.
1 Виконання курсової роботи
1.1 Мета і задачі курсової роботи
Основною метою курсової роботи є отримання та закріплення відповідних знань і вмінь:

– з принципів побудови САУ;

– з проведення математичного опису та дослідження САУ;

– з проведення розрахунків з використанням обчислювальної техніки.
1.2 Підготовка до виконання курсової роботи
Для успішного виконання курсової роботи рекомендується повторити такий теоретичний матеріал: передатна функція та її застосування, частотні характеристики, типові ланки, принципи еквівалентного перетворення структурних схем САУ.

Курсова робота виконується індивідуально кожним студентом відповідно до номера варіанта, що був виданий студентові викладачем. Розрахункова схема та числові значення параметрів відповідно до різних варіантів наведені в додатках.
1.3 Виконання та оформлення курсової роботи
Виконана курсова робота подається на кафедру у вигляді розрахунково-пояснювальної записки, до якої ставляться такі вимоги:

– всі основні положення рішення повинні мати досить докладні пояснення;

– розрахунок кожної величини виконується спочатку в загальному вигляді, отримане співвідношення максимальне спрощується, а потім до нього вносяться числові значення та наводиться остаточний результат із зазначенням одиниць виміру;

– курсова робота оформлюється акуратно з одного боку чистих стандартних аркушів паперу форматом А4 (210 290 мм). Титульний аркуш виконується на щільному креслярському папері відповідно до зразка, наведеного в додатках. Текст титульного аркуша повинен бути виконаний шрифтом відповідно до діючого стандарту;

– усі графіки повинні виконуватися на міліметровому папері акуратно, орієнтовно у такому масштабі: за частотою – 1 декада на 100 мм; за посиленням – 10 дБ на 10 мм; за фазою – 900 на 50 мм;

– оформлюючи розрахунково-пояснювальну записку, слід дотримуватися такиих розмірів полів: ліве – не менше 30 мм, праве – не менше 10 мм, верхнє – не менше 15 мм, нижнє – не менше 20 мм. Сторінки нумеруються арабськими цифрами у верхньому правому куті, а титульний аркуш включається до загальної нумерації, але номер не ставиться та не вноситься у зміст. Розділи записки нумеруються арабськими цифрами відповідно до розділу роботи. Введення і висновок не нумеруються. За приклад можна взяти даний документ. Виправлення дозволяється робити тільки коректором за умови, що вони не мають масового характеру;

– таблиці та рисунки (схеми і графіки) повинні мати заголовки, розміщені над ними;

– формули, таблиці і рисунки нумеруються в межах розділу арабськими цифрами з урахуванням номера розділу: номер формули (таблиці, рисунка) складається з номера розділу і порядкового номера формули (таблиці, рисунка) у розділі, розділених крапкою;

– список використаних джерел необхідно оформити відповідно до стандарту.

Розрахунково-пояснювальна записка повинна містити:

– титульний аркуш;

– зміст;

– текст завдання;

– схему об'єкта регулювання;

– повний розрахунок зазначених змінних для кожного з об’єктів;

– графіки ЛЧХ;

– висновки;

– список використаних джерел;

– додатки.
1.4 Завдання курсової роботи
У структурній схемі автоматизованого електропривода, схема якого наведена в додатку А, а параметри наведені в додатку Б, розглянути 4 об'єкти регулювання відповідно до наступних умов.

  1. Вхід UТП, вихід , при КЕ=0.

  2. ВхідUТП , вихід , при КЕ=1.

  3. Вхід iз, вихід , при КЕ=0.

4 Вхід iз, вихід , при КЕ=1.

Для кожного об'єкта регулювання знайти передатну функцію W(p), отриману за допомогою перетворення даної структурної схеми об'єкта до еквівалентної.

Побудувати усі види ЛАЧХ і ЛФЧХ для кожної з елементарних ланок.

Знайти і побудувати ЛАЧХ і ЛФЧХ для кожного заданого об'єкта регулювання шляхом додавання графіків всіх складових його типових ланок.

Усі графіки ЛАЧХ кожного об'єкта, а також графіки ЛАЧХ елементарних ланок, що входять у даний об'єкт, побудувати в одних осях. Аналогічно побудувати графіки ЛФЧХ. Для всіх графіків знайти і позначити частоту сполучення. На графіках ЛАЧХ вказати нахил.
2 Теоретичні відомості
2.1 Передатна функція
Широке поширення при описі динамічних систем та, зокрема, САУ одержала так звана передатна функція.

Передатна функція – це відношення зображення Лапласа вихідного сигналу системи до аналогічного зображення вхідного сигналу при нульових початкових умовах.

Рисунок 2.1 – Зображення передатної функції
. (2.1)
Передатна функція системи отримується шляхом розв’язання диференціального рівняння системи в операційному вигляді та є найбільш компактною формою опису динамічних властивостей системи.
Якщо диференціальне рівняння системи в операційній формі має вигляд
, (2.2)

де

(2.3)

тоді передатна функція системи матиме вигляд

= =. (2.4)
2.2 Частотні характеристики
Важливе значення при описі динамічних властивостей лінійних стаціонарних систем мають так звані методи опису за допомогою частотних характеристик.

Нехай передатна функція лінійної стаціонарної системи задана у вигляді рівняння (2.4).

Функцію W(), що отримують з передатної функції при підстановці до неї p= (перетворення Фур’є):
, (2.5)
називають амплітудною фазово-частотною характеристикою (АФЧХ). Вона зображується на комплексній площині.

АФЧХ – геометричне місце точок вектора з координатами (P();jQ()), модуль якого дорівнює A(ω), а кут повороту – φ(ω), при зміні ω від 0 до ∞.

АФЧХ є комплекснозначною функцією, тому її можна подати у вигляді
. (2.6)

Вираз, що дорівнює абсолютному значенню АФЧХ A(ω)=|W()|, називають амплітудною частотною характеристикою (АЧХ).
. (2.7)



Рисунок 2.2 – Приклад АФЧХ загального вигляду


Рисунок 2.3 – Приклад АЧХ загального вигляду
Аргумент АФЧХ φ(ω)=arg(W()) називають фазовою частотною характеристикою (ФЧХ).
. (2.8)


Рисунок 2.4 – Приклад ФЧХ загального вигляду
Крім вищеперелічених частотних характеристик, широке поширення отримали також логарифмічні частотні характеристики (ЛЧХ) – ЛАЧХ та ЛФЧХ.

Зручність застосування таких характеристик викликана логарифмічним масштабом, що дозволяє робити заміну так званих точних ЛАЧХ наближеними (асимптотичними).
ЛАЧХ – це (2.9)
При побудові ЛАЧХ на осі абсцис відкладають частоту в логарифмічному масштабі: зверху осі, що відповідає значенню lg(ω), пишуть саме значення ω, а не значення lg(ω), знизу – значення частоти в декадах. Також зазначаються значення частот сполучень. За віссю ординат відкладають значення l(ω).

ЛФЧХ називають залежність фазової функції φ(ω) від логарифма частоти lg(ω). При побудові ЛФЧХ на осі абсцис відкладають частоту в логарифмічному масштабі: зверху осі, що відповідає значенню lg(ω), пишуть саме значення ω, а не значення lg(ω), знизу – значення частоти в декадах. За віссю ординат відкладають значення φ(ω).

Декадою називають інтервал, на якому частота змінюється в 10 разів. При зміні частоти в 10 разів говорять, що вона змінилася на одну декаду.


Рисунок 2.5 – Графіки ЛАЧХ і ЛФЧХ загального вигляду
Частота сполучення ωспол – це частота, що відповідає точці зламу ЛАЧХ, або частота, при якій перетинаються асимптотичні ЛАЧХ.
2.3 Елементарні ланки та їх характеристики
Ланкою називають математичну модель найпростішого елемента або структурного з'єднання елементів будь-якої частини системи. Ланки, як і системи, можуть описуватися диференціальними рівняннями m-го порядку, і в загальному випадку їхні передатні функції можуть бути записані у вигляді такого полінома:
. (2.10)
Однак завжди можна подати їх як еквівалентне з'єднання елементарних (типових) ланок, порядок диференціальних рівнянь яких не вище другого.

З курсу вищої математики відомо, що поліном довільного порядку можна розкласти на прості множники:
(2.11)
тому передатну функцію (2.10) можна подати як добуток простих дробів:

(2.12)

Ланки, передатні функції яких мають вигляд простих множників (2.11) або простих дробів (5.12), називають типовими, або елементарними ланками.

У таблиці 1 наведені деякі елементарні ланки та їх характеристики.
Нагадаємо, що АФЧХ ; ЛАЧХ .
Таблиця 1 – Типові ланки та їх характеристики



Пор.

Номер





Типові

Ланки



Передатна

Функція




АЧХ




ФЧХ


1

Пропорційна ланка










2

Інерційна (аперіодична)

ланка 1-го порядку










3

Ідеальна інтегруюча ланка










4

Ідеальна диференціююча ланка










5

Форсуюча ланка










6

Коливальна ланка












2.4 Структурні схеми
  1   2

Схожі:

Методичні вказівки до виконання курсової роботи \"Побудова частотних характеристик складного об\Методичні вказівки до виконання курсової роботи з дисципліни "Податкова система" для студентів напряму 0501 "Економіка і підприємництво"
Методичні вказівки до виконання курсової роботи з дисципліни "Податкова система" / Укладачі: Т. О. Кірсанова, І. М. Кобушко, М. Ю....
Методичні вказівки до виконання курсової роботи \"Побудова частотних характеристик складного об\Методичні вказівки до виконання курсової роботи з дисципліни „ регіональний менеджмент для студентів спеціальності 0306 «Менеджмент І адміністрування»
Методичні вказівки до виконання курсової роботи з дисципліни „Регіональний менеджмент” // Укладачі: А. Ю. Жулавський, О. О. Павленко,...
Методичні вказівки до виконання курсової роботи \"Побудова частотних характеристик складного об\Методичні вказівки щодо виконання та оформлення курсової роботи з дисципліни «Обчислювальна математика»
Методичні вказівки з виконання та оформлення курсової роботи з дисципліни «Обчислювальна математика» для студентів геологічного факультету...
Методичні вказівки до виконання курсової роботи \"Побудова частотних характеристик складного об\Методичні вказівки для виконання курсової роботи з дисципліни "Агрохімія" розроблено на основі програми вивчення даної дисципліни і розраховано для студентів денної та заочної форм навчання спеціальності 090101 " Агрономія "
Свитко С. М., Сауляк П. М., Барвінченко В.І., Дідур І. М. Методичні вказівки для виконання курсової роботи з дисципліни "Агрохімія"...
Методичні вказівки до виконання курсової роботи \"Побудова частотних характеристик складного об\Методичні вказівки щодо виконання та оформлення курсової роботи з дисципліни «Програмування в геоінформаційних системах»
Методичні вказівки з виконання та оформлення курсової роботи з дисципліни «Програмування в геоінформаційних системах» для студентів...
Методичні вказівки до виконання курсової роботи \"Побудова частотних характеристик складного об\Методичні вказівки щодо виконання курсової роботи з курсу „технології програмування розробив: Томашевський В. В
Важливим етапом вивчення дисципліни „ Технології програмування ” є написання курсової роботи. Задачами курсової роботи є
Методичні вказівки до виконання курсової роботи \"Побудова частотних характеристик складного об\Методичні вказівки для виконання курсової роботи з дисципліни: "Насінництво сільськогосподарських культур" студентами агрономічного факультету за спеціальністю 130. 100 "Агрономія". Методичні вказівки. Вінниця, 2006. 15 с
Мазур О. В., Шерепітко В. В., Цицюра Я. Г. Методичні вказівки для виконання курсової роботи з дисципліни: “Селекція та насінництво...
Методичні вказівки до виконання курсової роботи \"Побудова частотних характеристик складного об\Методичні вказівки до виконання та оформлення курсової роботи для студентів всіх форм навчання
Методичні вказівки до виконання та оформлення курсової роботи для студентів усіх форм навчання з дисципліни “Програмування”/Укладачі:...
Методичні вказівки до виконання курсової роботи \"Побудова частотних характеристик складного об\Методичні вказівки до виконання та оформлення курсової робити з дисципліни «Розробка супровідної проектної документації, видавничі системи»
Методичні вказівки до виконання та оформлення курсової роботи з дисципліни «Розробка супровідної проектної документації, видавничі...
Методичні вказівки до виконання курсової роботи \"Побудова частотних характеристик складного об\1 Вимоги до виконання курсової роботи 4 2 Завдання для курсової роботи 7
Дані методичні вказівки призначені для організації виконання курсової роботи студентів спеціальності 000008 «Енергетичний менеджмент»...
Додайте кнопку на своєму сайті:
ua.convdocs.org


База даних захищена авторським правом ©ua.convdocs.org 2014
звернутися до адміністрації
ua.convdocs.org
Реферати
Автореферати
Методички
Документи
Випадковий документ

опубликовать
Головна сторінка