Введение. Уфимский государственный авиационный технический университет

ФГБОУ ВПО

Уфимский государственный авиационный технический университет

Кафедра Информатики

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

Уфа 2014 г.

Введение.

Дисциплина «Основы автоматического управления» ставит своей целью ознакомление студентов с общими принципами построения систем автоматического управления (САУ) различными технически ми устройствами, процессами и методами исследования процессов в этих системах, основными вопросами их проектирования. Основные задачи анализа и синтеза САУ решаются при этом на основе достаточно хорошо разработанной «Теории автоматического управления».

Целью курсовой работы является закрепление и углубление теоретических знаний по основным разделам курса, формирование умений и навыков в области построения математических моделей сложных автоматических систем, алгоритмизации этих моделей для их расчета на ЭВМ, эффективного применения существующих программных средств на различных этапах анализа и синтеза САУ. Выполнение курсового задания должно способствовать развитию навыков самостоятельной работы с литературой, справочниками, пакетами прикладных программ.

Тематика курсовой работы связана с исследованием САУ конкретного динамического объекта. В процессе ее выполнения решаются следующие задачи: производится составление и анализ математических моделей объекта управления и САУ в целом; разрабатываются алгоритмы анализа и синтеза исследуемой САУ, ориентированные на применение ЭВМ; осуществляется выбор структуры и оптимальных параметров регулятора; производится имитационное моделирование системы управления с учетом действия различных возмущающих факторов; дается обоснование способа технической реализации регулятора.

Методические указания содержат типовые задания и рекомендации студентам для их выполнения. Рассмотрен пример выполнения курсовой работы для одного из вариантов САУ.

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«уфимский государственный авиационный технический университет»

Кафедра ИИТ

Задание

на курсовую работу по дисциплине

« Основы автоматического управления »

Студент ФЕДОТОВ Н.А. Группа П-214 Консультант Муфаззалов Д. Ф.

1. Тема курсового проекта

Исследовать САУ заданного динамического объекта.

Объект: система автоматического управления беспилотным летательным аппаратом

Набор числовых параметров: 7-9

2. Основное содержание

Структура основной части пояснительной записки соответствует основным этапам проектирования.

3. Требования к оформлению

3. 1. Пояснительная записка должна быть написана от руки в соответствии с требованиями ЕСКД к проектно-конструкторской документации.

В пояснительной записке должны содержаться следующие разделы:

• структурная схема САУ;
• передаточные функции САУ;
• построение областей устойчивости;
• моделирование САУ.

Приложения должны содержать:

• график кривой D - разбиения;
• график логарифмических частотных характеристик;
• амплитудную и фазовую частотные характеристики корректирующего устройства.

Дата выдачи задания 30.01.14 Дата окончания курсового проектирования 31.05.14

Руководитель Муфаззалов Д. Ф.

Система автоматического управления беспилотным летательным аппа-

ратом включает в себя датчик курса (ДК), усилитель (У), элементы сравнения

(ЭС1 и ЭС2), двигатель рулевого привода (ДРП) и редуктор (Р), охваченные местной обратной связью (МОС), объект управления (ОУ).

Рисунок 1Функциональная схема системы

Исходные данные:

Ку = 1; 3; 9 (произвольно)

Кдрп =9

Тдрп = 0.03

Кр = 1/25

Коу = 0.5

Тоу = 0.4

Кдк =4

δ = 25

Tрег = 1.7

С1 = 0.05

Система описывается следующими уравнениями:

Вывод передаточных функций:

Программа 1

Рисунок 2 Переходной процесс в системе

Рисунок 4 Логарифмические амплитудная и фазовая частотные характеристики

Рисунок 5 Логарифмические амплитудная и фазовая частотные характеристики

Программа 2

Рисунок 6 Переходной процесс в системе

Рисунок 7 Логарифмические амплитудная и фазовая частотные характеристики

Рисунок 8 Логарифмические амплитудная и фазовая частотные характеристики

Программа 3

Рисунок 9 Переходной процесс в системе

Рисунок 10 Логарифмические амплитудная и фазовая частотные характеристики

Рисунок 12 Логарифмические амплитудная и фазовая частотные характеристики

Заключение.

В ходе выполнения курсовой работы были выполнены следующие действия:

Исходя из заданной функциональной схемы, были рассчитаны

передаточные функции системы и ее звеньев, а также составлена структурная схема следящей системы.

В языке программирования Matlab версии 6.5.0 был составлен текст программы.

Произвольно выбран неизвестный коэффициент усиления Kу. Переменные описаны в соответствии с техническим заданием. В ходе выполнения программы получены 9 графиков, отображающих переходной процесс системы и логарифмическое, амплитудное и фазовые частотные характеристики разомкнутой САУ.

Таким образом, включение в систему корректирующего устройства улучшает характеристики Системы автоматического управления и обеспечивает выполнение заданных требований по статической и динамической точности.

Список литературы

1. Юревич, Е. И. Теория автоматического управления. Учебник

для студентов вузов / Е. И. Юревич. – СПб.: БХВ-Петербург, 2007 –

560 с.

2. Бесекерский, В. А. Теория систем автоматического управле-

ния / В. А. Бесекерский, Е. П. Попов. – СПб.: Профессия, 2004. – 752

с.

3. Теория автоматического управления: учебник для студентов

вузов. Часть 1. Теория линейных систем автоматического управления

/ под ред. А. А. Воронова. – М.: Высшая школа, 1986. – 367 с.

4. Теория автоматического управления. Учебник для вузов / под

ред. А. В. Нетушила. – М.: Высшая школа, 1976. – 400 с.

5. Топчеев, Ю. И. Атлас для проектирования систем автомати-

ческого регулирования: Учебное пособие для втузов / Ю. И. Топчеев.

– М.: Машиностроение, 1989. – 752 с.

6. Певзнер, Л. Д. Практикум по теории автоматического управ-

ления: Учебное пособие / Л. Д. Певзнер. – М.: Высшая школа, 2006. –

590 с.

7. Сборник задач по теории автоматического регулирования и

управления / Под ред. В. А. Бесекерского. – М.: Наука, 1978. – 512 с.

8. Васильев, Д. В. Системы автоматического управления. При-

меры расчета / Д. В. Васильев, В. Г. Чуич. – М.: Высшая школа, 1967.

– 419 с.

9. Андриевский, Б. Р. Избранные главы ТАУ с примерами на

языке MATLAB / Б. Р. Андриевский, А. Л. Фрадков. – СПб.: Наука,

1999. – 467 с.

10. Лазарев, Ю. Ф. Моделирование процессов и систем в

MATLAB. Учебный курс / Ю. Ф. Лазарев. – СПб.: Питер; Киев: Изда-

тельская группа BHV, 2005. – 512 с.

11. Петунин, В. И. Основы автоматического управления / Лабо-

раторный практикум по дисциплине «Основы автоматического

управления» / В. И. Петунин, Ш. А. Юлдашбаев. – Уфа: Уфимск. гос.

авиац. техн. ун-т, 2007. – 56 с.

12. Петунин, В. И. Интерфейс системы MATLAB / Методиче-

ские указания к лабораторной работе по дисциплинам «Основы авто-

матического управления» и «Цифровая обработка сигналов» / В. И.

Петунин. – Уфа: Уфимск. гос. авиац. техн. ун-т, 2006. – 29 с.

Приложение 1

Текст программы 1

k1=1;%Ky - произвольно

k2=6;%Кдрп

k3=1/50;%Кр

k4=1.2;%Коу

k5=5;%Кдк

t=1;%Тоу

d=3%Kмос

w1=tf([k1],[1])

w2=tf([k2],[t^2,1,0])

w3=tf([k3],[1])

w4=tf([k4],[t^2,1,0])

wp2=w3*w4

L=wp2

w5=tf([k5],[1])

wp1=w1*w2*L*w5

w11=feedback(wp1,d)

figure(1)

step (w11)

figure(2)

bode(w11)

figure(3)

margin(w11)

Приложение 2

Текст программы 2

k1=3;%Ky - произвольно

k2=6;%Кдрп

k3=1/50;%Кр

k4=1.2;%Коу

k5=5;%Кдк

t=1;%Тоу

d=3%Kмос

w1=tf([k1],[1])

w2=tf([k2],[t^2,1,0])

w3=tf([k3],[1])

w4=tf([k4],[t^2,1,0])

wp2=w3*w4

L=wp2

w5=tf([k5],[1])

wp1=w1*w2*L*w5

w11=feedback(wp1,d)

figure(1)

step (w11)

figure(2)

bode(w11)

figure(3)

margin(w11)

Приложение 3

Текст программы 3

k1=9;%Ky - произвольно

k2=6;%Кдрп

k3=1/50;%Кр

k4=1.2;%Коу

k5=5;%Кдк

t=1;%Тоу

d=3%Kмос

w1=tf([k1],[1])

w2=tf([k2],[t^2,1,0])

w3=tf([k3],[1])

w4=tf([k4],[t^2,1,0])

wp2=w3*w4

L=wp2

w5=tf([k5],[1])

wp1=w1*w2*L*w5

w11=feedback(wp1,d)

figure(1)

step (w11)

figure(2)

bode(w11)

figure(3)

margin(w11)