Электромашинная следящая система воспроизведения угла (ЭСС)

Пусть задающее воздействие

.

Для достижения требуемой  точности воспроизведения необходимо, чтобы ЛАЧХ системы проходила выше контрольной точки с координатами:

,

где . Частота и амплитуда эквивалентного гармонического сигнала

На рисунке 2.7 построим качественно контрольную точку (ее координаты ).

Рисунок 2.7 – Методика построения контрольной точки

ПФ разомкнутого внешнего контура

.

При помощи пакета программ MATLAB^® и ClASSiK построим ЛЧХ для полученной ПФ (см. рисунок 2.8), а также график переходного процесса для замкнутой САУ (см. рисунок 2.9).

Рисунок 2.8 – ЛАЧХ ПФ

Рисунок 2.9 – Переходная характеристика замкнутой САУ

 

Характеристики расчитанной  САУ (по рисунку 2.9):

• время регулирования ;
• перерегулирование .

4. Составление программной модели исследуемой системы

 

На рисунке 2.10 представлена программная модель расчитанной САУ, выполненная средствами пакета программ MATLAB/Simulink.

Данная модель будет  использоваться в следующем разделе курсового проекта для компьютерного моделирования САУ:  оценки влияния на нее нелинейностей, вариаций параметров объекта регулирования и возмущений внешней среды.

 

Рисунок 2.10 – Программная  модель исследуемой системы

 

3. моделирование САУ

1.  Исследование динамических свойств системы

 

Построим графики переходных процессов ЭСС при различных  входных задающих воздействиях. Нелинейные элементы, а также модель возмущения, на данном этапе экспериментов исключим из программной модели САУ.

Реакция системы на входное единичное ступенчатое, гармоническое и линейно нарастающее воздействия показаны соответственно на рисунках 3.1, 3.2 и 3.3. Пунктирной линией на представленных графиках обозначено задающее воздействие, сплошной линией – выходной сигнал системы, точечной линией – установившаяся ошибка.

Рисунок 3.1 – Реакция  системы на входное единичное ступенчатое воздействие

Рисунок 3.2 – Реакция системы на входное гармоническое воздействие

 

Рисунок 3.3 – Реакция системы на входное линейно нарастающее воздействие

 

Исходя из полученных выше графических зависимостей можно  сделать вывод  о том, что максимальная ошибка в исследуемой САУ не превышает ошибки, требуемой согласно техническому заданию (за исключением рисунка 3.1).

2. Оценка чувствительности системы

Оценим качественно  влияние системы на изменение  коэффициентов k_ЭУ2, k_ЭМУ-ИД относительно расчетных значений на  ±20% и ±50%. Итоги запишем в таблицу.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 3.4 – Реакция системы  на входное ступенчатое воздействие при вариации параметров (±20%)

Сплошной линией переходный процесс при k_ЭУ2=79, k_ЭМУ-ИД=5, прерывистой линией при k_ЭУ2=96, k_ЭМУ-ИД=6(+20%), точечной линией при k_ЭУ2=63, k_ЭМУ-ИД=4         (-20%).

	Изменение коэффициентов
	+20%	-20%	Принятые данные(0%)
Время регулирования, tp	0.576	1.284	0.692
Перерегулирование	12	27	19
Ошибка	0	0	0

 

 

 

 

Рисунок 3.5 – Реакция системы на входное ступенчатое воздействие при вариации параметров (±50%)

Сплошной линией переходный процесс при k_ЭУ2=79, k_ЭМУ-ИД=5, прерывистой линией при k_ЭУ2=119, k_ЭМУ-ИД=7.5(+50%), точечной линией при k_ЭУ2=39, k_ЭМУ-ИД=2.5         (-50%).

	Изменение коэффициентов
	+20%	-20%	Принятые данные(0%)
Время регулирования, tp	0.25	2.85	0.692
Перерегулирование	4	41	19
Ошибка	0	0	0

 

Исходя из этого можно  сделать вывод: при увеличении коэффициентов k_ЭУ2, k_ЭМУ-ИД время регулирование и перерегулирование уменьшается, а при их уменьшении-возрастает.

 

 

3. Исследование системы при наличии возмущений

 

При наличии возмущений на ОУ накладывается нагрузка со стороны  внешней среды. Смоделируем эту ситуацию путем подачи на двигатель единичной ступенчатой функции, соответствующей максимальному значению нагрузки.

Зафиксируем переходные процессы на рисунке 3.6.

 

Рисунок 3.6 – Реакция  системы при возбуждении ее ступенчатым  возмущающим воздействием

 

Исходя из полученной выше графической зависимости можно сделать вывод о том, что

• САУ не теряет устойчивости при воздействии на нее возмущений;
• переходные процессы занимают по времени приближенно 1,2 с;
• <span class="dash041e_0431_044b_0447_043d_044b_0439_002c_0028_041e_0441_043d_043e_0432_043d_043e_0439_0020_0442_0435_043a_0441_0442_0020_043e_0442_0447_0435_0442_0430_0029__Char"