Автоматты реттеу жүйесінің динамикасын талдау

Пән: Автоматтандыру, Техника
Жұмыс түрі: Реферат
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 6 бет
Таңдаулыға:

ҚАЗАҚСТАН РЕСПУБЛИКАСЫНЫҢ БІЛІМ ЖӘНЕ ҒЫЛЫМ МИНИСТРЛІГІ

СЕМЕЙ ҚАЛАСЫНЫҢ ШӘКӘРІМ АТЫНДАҒЫ МЕМЛЕКЕТТІК УНИВЕРСИТЕТІ

«Автоматтандыру және электротехника кафедрасы»

СӨЖ

Тақырыбы: Автоматты реттеу жүйесінің динамикасын талдау

Орындаған: Жумабекова Г. К.

Тобы: АУ-301с

Тексерген: Қожахметова Д. О.

СЕМЕЙ 2015

1 . Автоматты басқару теориясы - инженерлік мамандықтарға арналған жалпы техникалық курс. Бұл пән автоматты басқару теориясын оқытады, басқару жүйелерінің қызмет ету принциптерін қамтамасыз ететін негізгі теориялық мәліметтер береді.
Автоматты басқару теориясы автоматты басқару жүйелерін зерттеу тәсілдерін және жобалау негіздерін оқытады. Автоматты басқару теориясы ұғымы келесі терминдердің жиынтығынан тұрады:
• теория - белгілі бір жағдайларда нақты нәтиже алуға арналған мәліметтер жиынтығы
• басқару - белгілі бір мақсатқа жету үшін нысанға берілетін әсер
автоматты басқару- адамның араласуынсыз техникалық жабдықтардың көмегімен басқару
Пәннің мақсаты: АБТ-ң негізгі жағдайларын оқыту және басқару жүйелерін дұрыс, нақты эксплуатациялауға жеткілікті мөлешерде анализдеу және синтездеу тәсілдерімен таныстыру. Автоматтандырудың мақсаты технологиялық процестерді жүзеге асыру (ТП) болып табылады. ТП деп технологиялық операциялардың жиынтығын айтады. Тенологиялық нысаныды басқару - аппарат, агрегат немесе өнеркәсіпке автоматтандырылған жүйені қосу деп аталады. Автоматты реттеу жүйесінің динамикасын талдаумен байланысты кез-келген есепті шешу үшін ең алдымен зерттелетін жүйенің математикалық бейнесін беру қажет. Оны төмендегі ретпен жүргізеді:

Автоматты реттеу жүйесін (АРЖ) элементар буындарға бөледі)
Элементар буындардың қозғалыс теңдеуін құрады;
Қозғалыс теңдеулерді сызықтайды;
Өлшемсіз координаттар енгізеді.

Қозғалыс теңдеуі деп берілген кірістік координаттың уақыт бойынша өзгеруіне сәйкес шығыс координаттық да уақыт бойынша өзгеруін анықтайтын дифференциалдық теңдеуін айтады. Ішкі әсер ТНБ жұмысын бұзады, сондықтан нормальды функционалданған жағдайды ұстап тұру үшін БТН бақылап (басқарып) отыру қажет. Басқару процесі мынаны қарастырады:

БН ағымдағы жағдайы жөнінде ақпараттар жиыны.
Нысанның оптималды режимде функционалдау анықтамасы
Басқарушы әсерді есептеу
Оптималды басқаруды ұсыну

Автоматты басқару теориясындағы пайдаланылатын барлық мәселелерді екі үлкен класқа біріктіруге болады-автоматты жүйелерді талдау және синтездеу мәселелері.

Жүйені талдау деп - толық белгілі бір құрылымдық схемасы және берілген параметрлері арқылы оның статикалық немесе динамикалық қасиеттерін атайды.

Жүйенің синтезі деп- автоматты реттеудің белгілі сапа көрсеткіштері бойынша оның құрылымдық схемасын, элементтері арасындағы байланыстарды анықтауды айтады.

Жалпы автоматты реттеу жүйесі бір-бірімен өзара байланысты реттелуші нысанДмен реттеуші органнан тұрады. Бұл жүйені құрар алдында сериялық жабдықтар каталогын реттеуші органды, орындаушы құрылғыны, датчикті таңдап алады. Бұл элементтер реттелуші нысанменл бірге жүйенің өзгермейтін(берілген) бөлігін құрайды. Соңынан, жүйенің статикалық және динамикалық сипаттамаларына қойылатын талаптар негізінде оның фукнционалдық және корректирлеуші құрылғылардан тұратын өзгемелі бөлігінанықтайды. Корректирлеуші құрылғылар жүйенің контурына тізбектеле, параллель немесе кері байланыс түрінде қосылып, оның динамикалық қасиеттерін жоғарлатуға мүмкіндік туғызады.

Сонымен автоматты реттеу жүйесінің синтезі келесі кезеңдерден тұрады:

Реттеу нысаннының қасиеттерін талдау, статикалық және динамикалық сипаттамаларын анықтау;
Реттеу жүйесін қанағатандыратын реттеу сапасының шарттарын, оптималдау критерийлерін негіздеу және тұжырымдау;
Техникалық құралдарды таңдап алып, жүйенің құрылымдық схемасын іске асыру;
Оптимал динамикалық сипаттамаларды синтездеу;
Оптимал режимді аппроксимациялау (жуықтау), яғни реттеу спасымен жүйенің жұмысын іске асырудың техникалық тұрғыдағы күрделі еместігі және оның сенімділігі арасындағы ымыраға келе отыра, жүйенің қалаулы динамикалық сипаттамасын алу;
Бүкіл жүйенің қалаулы динамикалық сипаттамасын толығымен қамтамасыз ететін корректирлеуші құрылғының динамикалық сипаттамасын анықтау;
Корректирлеуші құрылғының схемасын, техникалық пайдалану жолын және параметрлерін таңдап алу;
Қойылған талаптарға сай келетін алынған автоматты реттеу жүйесінің схемасына талдау жүргізу.

Жалпы, автоматты реттеу жүйесінің қалаулы динамикалық сипаттамаларын арнайы корректирлеу құрылғыларын қолдану арқылы алады, себебі мұндай құрылығылардың параметрлерін жеңіл түрде тиімді өзгертіп отыруға болады. Коррекциялау құрылғылары жүйедегі негізгі сигнал өтетін трактіге тізбектеле немесе параллель қосылады. Параллель қосылған корректирлеу құрылғысымен бүкіл жүйені немесе оның элементтерін жеке қамтуға болады. Тізбектеп қосылған корректирлеу құрылғысы қателік сигналын түрлендіру және реттеу заңын өзгерту үшін қолданылады.

Автоматты реттеуіштермен реттелу нысаны қосылып АРЖ құрайды. Автоматты реттеуіштер деп- реттелетін шаманы берілген деңгейде белгілі бір дәлдікпен ұстап отыратын құылғылар жиынтығын айтады. Реттеуіштің кірісіне реттелетін шаманың нақты (y) және берілген мәндері(g) келіп түседі. Олардың арасындағы айырымы (x) реттеуіштің шығыстық шамасының өзгерісін тудырады:

U=f(g-y) =f(x) .

Автоматты реттеу жүйесіндегі реттеуіштің негізгі міндеті реттеу қатесін (x) анықтап, реттеуші ықпалды (U) тудыру болып табылады. Реттеуіш элементтерінің инерциялығын ескермегендегі (x) кірістік және (U) шығыстық шамалардың арасындағы тәуелділік реттеу заңын тұжырымдайды. Реттеуіштер пайдаланатын энергиясына, реттелетін шама түріне, уақыт бірлігіндегі байланыс сипатына, қосалқы энергия көзінің бар жоқтығына т. б. Белгілеріне қарай жіктеледі.

Уақыт бірлігіндегі байланыс сипаты бойынша реттеуіштер дискретті және үзіліссіз болады. Дискретті реттеуіштерде кірістік шаманың үзіліссіз өзгерісіне реттелетін ықпалдың секіріс тәрізді өзгерісі сәйкес келеді. Үзіліссіз (аналогтық) реттеуіштерде кірістік сигналдың үзіліссіз өзгерісіне реттелуші шаманың үзіліссіз өзгерісі сәйкес келеді.

Үзіліссіз әрекетті реттеуіштердің барлығы бір стандартты заңдарды жасайды. Реттеу заңы бойынша реттеуіштер пропорционалдық (П), интегралдық(И), пропорционалдық -интегралдық(ПИ), пропорционалдық -дифференциалдық(ПД), пропорционалдық -интегралдық- дифференциалдық(ПИД) болып ажыратылады.

Автоматтандырылған жүйелер келесі басқару функцияларын іске асырады:

Бір контурлы автоматты реттегіш.
Каскадтты және программалы реттегіштер.
Көп байланысты автоматты реттегіштер.
Логикалық басқару
Орнатылған режимде оптималды басқару
Өтпелі режимдермен оптималды басқару

2. Динамика теңдеуі дифференциалдық теңдеумен сипатталады.

Динамикалық жүйе сонымен қатар астатикалық деп те аталад. Сондықтан нысанның динамикалық қасиетін оқығанда АРЖ талдауының негізгі тапсырмасын құрайды. Оны анықтаудың екі әдісі бар:

Аналититикалық;
Экспериментальды - аналитикалық.

Аналитикалық әдіс.

Нысанның динамикалық жұмыс режимі үшін энергетикалық және материалдық баланс теңдеуі құрылады.

Жалпы түрде:

T Equation. 3 +Y(t) = K·X(t),

мұндағы T - уақыт тұрақтылығы;

К - күшейту коэффициенті;

X - реттеу әсері.

Экспериментальды - аналитикалық.

Бұл әдіс, егерде нысанның статикалық және динамикалық сипаттамалары зерттеу нәтижесі аналитикалық өңдеу жолмен анықталатын болса осы әдіс пайдаланылады. Негізгі кемшілік: алынға математикалық модель тек қана берілген нысанға ғана пайдалану мүмкін. Нысанның сипаттамасын эксперименталды анықтау активті әдіспен жүргізіледі: тең салмақты жағдадйда тұрған нысанға импульсті кірісті әсер жүргізіледі, мұндай әсердегі нысан реакциясы қисық екпіні деп аталады. Қисық екпінін реттеу әсерін беріліс каналы бойынша алады. Қозу әсерін беру моментінен реттелетін шама стабилизацияға дейінгі жаңа статикалық шамада, немесе астатикалық обьект үшін тұрақты жылдамдық өзгерісін орнатқанға дейін реттеледі.

1 - 1-ретті статикалық объект ;

2 - 2-ретті астатикалық обьект.

Астатикалық нысанның екпін уақыты деп тұрақты реттеуші шаманың лезде 100%-ға өгергенде, реттелуші шаманың нөлдік мәннен номиналды мәніне жетуіне дейінгі аралықта өтетін уақытты айтады.

Күшейту коэффициенті тағайындалған күйде шығыстық сигналы кірістік сигналынан қанша есе өзгеше болатынын көрсетеді, яғни нысанның шығыстық шамасының кірісітік шамасына сезімталдығын сипаттайды. Ол өлшемдік әрі өлшемсіз күйде өрнектеле алады.

Нысанның негізгі қасиеттерін анықтау үшін мынандай әдістер қолданылады:өтпелі сипаттамалар әдісі (екпін қисығы) ; жиіліктік әдіс; импульстік қозу әдісі; тікбұрышты толқын әдісі; статикалық әдіс. Соңғысынан басқа әдістердің барлығы да іртүрлі қозулар әсер еткен кездердегі нысанның күйн зерттеуге негізделген. Әсіресе өтпелі сипаттамалар әдісі (екпін қисығы) кең қолданылады. Екпін қисығын талапқа сәйкес талдағаннан және өңдегеннен кейін ол арқылы 2-суретте көрсетілген кешігу уақыты мен оның пайда болу табиғатын, яғни екпін уақыты мен нысанның Т уақыт тұрақтысын; p өздігінен теңгерілу дәрежесін және екпін жылдамдығын анықтауға болады. Екпін қисығында транспорттық кешігу уақытына қозу уақытымен реттелетін шаманың өзгеріс сәтінің аралығында жатқан bc кесінісі сәйкес келеді. Сыйымдылықты кешігу уақытын ( ) анықтау үшінреттелетін шаманың бастапқы мәні мен болатын ас сызығын жүргізіп жүргізіп, оның өзгерісінің максимал жылдамдығының нүктесін табады (g иілу нүктесінен кейін жылдамдық төмендей бастайды) . Осы g нүктесі арқылы ас сызығымен қиылысқанға дейін жанама жүргізеді; сондағы алынған кесіндісі сыйымдылық кешігу уақыты болып табылады. Табылған және мәндері негізінде толық кешігу уақытын анықтайды . Қозу тудыратын мезет пен реттелетін шама максимал мәнге жететін мезеттің арасындағы уақытты екпін уақыты деп атайды.