Структура исследуемой системы

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

Высшего образования

«Пермский национальный исследовательский политехнический университет»

 

Кафедра автоматизации технологических процессов

 

ИССЛЕДОВАНИЕ РЕЛЕЙНЫХ АСР МЕТОДОМ ГАРМОНИЧЕСКОЙ ЛИНЕАРИЗАЦИИ

 

 

Методические указания

к проведению лабораторной работы по курсу

Теория автоматического управления 2

 

для студентов, обучающихся по направлению 15.03.04

«Автоматизация технологических процессов и производств».

Профили подготовки бакалавра:

«Автоматизация химико-технологических процессов и производств»,

«Автоматизация химико-технологических процессов»

 

Очное и заочное обучение

Факультет химико-технологический

 

 

Пермь 2017

 

 

Изложены методические указания к выполнению лабораторной работы по учебной дисциплине "Теория автоматического управления 2". Методические указания разработаны в соответствии с требованиями федерального государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования, утверждённого приказом Министерства образования и науки Российской Федерации «12» марта 2015 г. номер приказа 200 по направлению подготовки 15.03.04 «Автоматизация технологических процессов и производств» (уровень бакалавриата). Профили подготовки бакалавра: «Автоматизация химико-технологических процессов и производства», «Автоматизация химико-технологических процессов». Лабораторная работа выполняется в 5-м (дневная и заочная форма обучения) семестре.

Выполнение лабораторной работы позволяет формировать дисциплинарные части знать, уметь, владеть компетенции ПК-7.Б1.Б.17, Б1.В.08: «Способность участвовать в разработке производственных и технологических процессов, раздел предпроектные научно-исследовательские работы (анализ и синтез базовых систем автоматизации)».

В методических указаниях приведены теоретические основы метода гармонической линеаризации. Показан пример расчета параметров автоколебаний релейной АСР графоаналитическим методом Гольдфарба. Описан порядок проведения лабораторной работы, приведены структурная схема исследуемой системы, таблица исходных данных, характеристики трех типов релейных элементов и контрольные вопросы.

Выполняя работу, студент закрепляет теоретический материал модуля 2 рабочей программы дисциплины ТАУ 2 «Основные сведения о нелинейных системах управления».

 

Методические указания адаптировал к условиям кафедры «Автоматизация технологических процессов»

к.т.н., доцент ____________ Б.Г. Стафейчук

 

Методические указания рассмотрены и утверждены на заседании кафедры

«Автоматизация технологических процессов» 27.01.2017 г., протокол №4.

Заведующий кафедрой,

д.т.н., профессор ____________ А.Г. Шумихин

 

 

 

Введение

Релейные системы получили широкое распространение в практике автоматического регулирования. Достоинством релейных систем является простота конструкции, надежность, простота обслуживания и настройки. Релейные системы представляют собой особый класс нелинейных АСР.

В отличие от непрерывных в релейных системах регулирующее воздействие изменяется скачкообразно всякий раз, когда управляющий сигнал реле (чаще всего это ошибка регулирования) проходит через некоторые фиксированные (пороговые) значения, например, через нуль.

Релейные системы, как правило, обладают высоким быстродействием вследствие того, что управляющее воздействие в них изменяется практически мгновенно, а на исполнительное устройство действует кусочно-постоянный сигнал максимальной амплитуды. В то же время в релейных системах часто возникают автоколебания, что во многих случаях является недостатком. В настоящей работе исследуется релейная система с тремя различными законами управления.

 

Структура исследуемой системы

 

Исследуемая система (рис.) 1, включает в себя элемент сравнения ЭС, релейный элемент РЭ, исполнительный двигатель (идеальный интегратор с коэффициентом усиления =1), объект регулирования (апериодическое звено с тремя постоянными времени , , и коэффициентом усиления ). Значения параметров системы приведены в табл. 1 приложения А.

 

 

Рис.1.Структурная схема исследуемой АСР

 

 

Статические характеристики (характеристики вход-выход) исследуемых релейных элементов приведены на рис. 2.

На рис. 2,а приведена характеристика идеального двухпозиционного реле, на рис. 2,б характеристика трехпозиционного реле с зоной нечувствительности. На рис. 2,в приведена характеристика двухпозиционного реле с гистерезисом.

Исследуемая АСР моделируется в системе MATLAB + Simulink.