Информатика, программирование / Контрольная работа: Проектирование линейных стационарных САУ с микропроцессорными регуляторами

Контрольная работа: Проектирование линейных стационарных САУ с микропроцессорными регуляторами

Введение

Цель курсовой работы получить навыки расчета линейных стационарных САУ с микропроцессорными регуляторами.

В первой половине работы применить метод расчета последовательного корректирующего устройства, основанного на использовании логарифмических частотных характеристик, а также исследовать динамику САУ моделированием ее на ПЭВМ в системе ''MATLAB ~ Simulink.

Во второй половине работы на основании полученной передаточной функции корректирующего устройства рассчитывается дискретная передаточная функции регулятора. Далее производится исследование динамики уже дискретной системы.

В связи с использованием в контуре управления Микропроцессорного регулятора, помимо обычных требований по обеспечению устойчивости, точности и качества проектируемой САУ, учитываются требования к шагам квантования сигналов по уровню и по времени. Частоты квантования по уровню и времени выбираются так, что система приближенно может рассматриваться как линейная непрерывная САУ. Это позволяет использовать для расчета закона управления простой и эффективный аппарат логарифмических частотных характеристик. Затем закон управления представляется в дискретной форме для получения переходного процесса уже в дискретной системе.

В качестве критерия правильности расчета можно поставить идентичность переходных процессов в линейной и микропроцессорной системе, выбирая соответствующий период квантования по времени.

1. Неизменяемая часть системы

Проектирование САУ всегда начинается с анализа объекта, формулировки задачи функционирования проектируемой системы, выбора критерия качества системы или задания требований к системе.

Будем считать, что этап анализа объекта, получения уравнений объекта и их линеаризация, выбор исполнительного механизма и датчиков уже решен, Полученные данные будут составлять так называемую неизменяемую часть системы.

Получим, что передаточная функция такой неизменяемой части системы имеет вид

2. Структурная схема САУ с микропроцессорнымрегулятором

Поскольку микропроцессорный регулятор построен на базе Микро-ЭВМ и может обрабатывать сигналы только дискретной формы" а сигнал на выходе объекта Ux и регулирующий сигнал U_r - непрерывны, то необходимо использовать преобразователи сигналов. АЦП - аналогово-цифровой преобразователь осуществляет кодирование непрерывного сигнала Ux дискретным сигналом 1х- ЦАП -цифро-аналоговый преобразователь преобразовывает дискретный сигнал регулирования 1_г в непрерывный U_r . В процессе аналого-цифрового преобразования осуществляется квантование сигнала по времени и по уровню и это оказывает серьёзное влияние на динамические процессы в САР.

Рис. 2

На рис. 2 представлена в общем виде структурная схема САР с микропроцессорным регулятором и форма используемых в такой системе сигналов [1]. Непрерывный сигнал Ux(t) с выхода объекта поступает сначала в АЦП, где производится квантование сигнала по времени с постоянным шагом То в моменты t - 0, То, 2То, ... , кТо.

В результате этого будет получен дискретный сигнал u*_x (k)<. д^^ производится квантование сигнала по уровню путёмокругления Ух Д° ближайшего стандартного значения Полученный при этом сигнал 1_г представляет собой последовательность цифровых двоичных кодов, которые в дискретные моменты времени передаются в процессор и Микро-ЭВМ вырабатывает дискретный сигнал ошибки на основе которого в каждый тактовый момент времени 0' Т 2Т₀ ,.... кТо вычисляется в соответствии с выбранным законом регулирования регулирующий сигнал Щ),Тх в процессе вычисления регулирующего воздействиямогут использоваться операции умножения или другиеарифметические операции, приводящие к переполнениюразрядной сетки Микро-ЭВМ, полученный сигнал вновьподвергается округлению, а затем в дискретные моментывремени выдаётся в ЦАП. Если число разрядовмикропроцессора и ЦАП не совпадают, в ЦАП вновьпроизводится округление. На выходе ЦАП имеетсяэкстраполятор, который превращает цифровой код ваналоговый кусочно линейный сигнал. В Микро-ЭВМ чащевсего используются экстраполяторы нулевого порядка,которые носят название фиксаторов и превращают цифровойкод в аналоговый ступенчатый сигнал. Этот сигналвоздействует на исполнительный механизм, осуществляяпроцесс регулирования. В приведённой на рис.2 схеме САР задающей сигнал Ig имеет цифровую форму.

Такой сигнал может быть получен от специального цифрового датчика или другой Микро-ЭВМ.

Функциональная схема линейной САУ