Введення
Автоматика - це область науки і техніки, що охоплює теорію і принципи побудови систем управління, що діють без безпосередньої участі людини.
Перші автомати, тобто машини, що працюють без участі людини, були створені ще грецьким вченим Героном Олександрійським.
Перші автоматичні пристрої промислового призначення були розроблені у зв'язку з появою парових машин. У другій половині XIX століття з'явилися автоматичні пристрої, засновані на використанні електричної енергії. Спочатку роботи зі створення автоматичних систем в механіці, електротехніці, теплотехніці та інших наукових галузях велися незалежно один від одного.
В даний час автоматичні системи широко застосовуються у всіх областях діяльності людини - в промисловості, на транспорті, в пристроях зв'язку, при наукових дослідженнях та ін.
Широкий розвиток систем автоматичного управління, систем і засобів автоматизації в усіх областях техніки і галузях сучасного виробництва пов'язане з розробкою, модернізацією і випуском у великих кількостях різноманітних технічних засобів автоматики, до яких відносяться функціональні елементи і різні автоматичні пристрої.
Постійний розвиток науки і техніки та інтенсивне впровадження науково-технічних досягнень у виробництво забезпечують безперервне поповнення арсеналу технічних засобів автоматики, витісняючи застарілі елементи новими, більш сучасними конструкціями.
Головним завданням даної роботи є ознайомлення з основними методами побудови і перетворення схем САУ, а також освоєння методів технічного розрахунку, проведення аналізу стійкості і вибору оптимального регулятора.
1. Дослідження режимів системи автоматичного управління
. 1 Визначення передавальної функції замкнутої системи
В якості досліджуваної системи нам була запропонована система зображена на малюнку 1.1:
Малюнок 1.1. Функціональна схема системи регулювання температури
де UЗ - задаюча напруга; УС - підсилювач; DU - відхилення напруги; U1 - вхідна напруга регулювання двигуна; ДВ - двигун; j 1 - кут повороту вала двигуна; Р - редуктор; j 2 - кут повороту вала редуктора; РВ - регулюючий орган; t1 - температура на вході об'єкта; ОР - об'єкт регулювання; t2 - температура на виході об'єкта; ЧЕ - чутливий елемент; UІЗ - виміряне напруга.
Для того щоб знайти передатну функцію всієї системи, необхідно визначити передавальні функції кожного її елемента.
1. Рівняння регульованого об'єкта
Wр.об. (р)=(1 + T1p) t2=k1t1p =, (1.1)
де k1 - коефіцієнт передачі;
T1 - постійна часу ОР;
2. Рівняння регулюючого органу
Wр.ор. (p)=t1=k2 j 2,=k2, (1.2)
де k2 - коефіцієнт передачі.
3. Рівняння двигуна разом з редуктором
Wдв. (p)=(1 + T2p)? pj 2=k3U1, (1.3)
де T2 - постійна часу двигуна;
k3 - коефіцієнт передачі.
. Рівняння підсилювача
Wус. (p)=U1=k4? D U, (1.4)
. Рівняння чутливого елемента
Uіз=k5? t2, (1.5)
Оскільки розглянута система містить зворотний зв'язок, то загальна передавальна функція буде розраховуватися:
(1.6)
Передавальна функція прямої ланцюга (зв'язку) визначається як функція ланцюжка послідовно з'єднаних ланок. Вона буде розраховуватися наступним чином:
(1.7)
Підставами дані нам значення в отримані рівняння:
k1=0,5
k2=1 (С?/рад)
k3=0,09 (рад/В)
k4=4
k5=1
T1=18 з
T2=0,2 с
Uіз=20 В
T1=1,75; T2=15,4.
Для того щоб визначити тип елементарних ланок, визначимо значення коефіцієнта загасання:
Т.к. ? gt; 1, отже, ланка є апериодическим ланкою другого порядку.
1.2 Побудова логарифмічної амплітудної частотної характеристики
аперіодичної ланки другого порядку не відноситься до числа елементарних ланок, його можна представити як послідовне з'єднання двох аперіодичних ланок першого порядку. Для цього:
Передавальна функція аперіодичної ланки дру...
