Теория автоматического управления

Размещено на http://www.allbest.ru/

КАФЕДРА ЭЛЕКТРОННЫХ СИСТЕМ

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

к выполнению курсовой работы

по дисциплине

«ТЕОРИЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ»

Алчевск, 2009

Методические указания к курсовой работе по теории автоматического управления состоят из шести разделов.

В основных разделах изложены: цель проектирования, объект разработки, исходные данные, программа расчёта и исследования объекта регулирования, объём, этапы и порядок оформления курсовой работы, а также методические указания к выполнению отдельных её пунктов.

Составители: В.Д. Потапов, доц

1. Цель курсового проектирования

Целью курсовой работы является приобретение и развитие у студентов навыков практического расчёта и теоретического исследования систем автоматического управления, углубления знаний по отдельным разделам курса "Теория автоматического управления", развития самостоятельности в принятии наиболее целесообразных решений при анализе полученных результатов.

2. Задание на курсовую работу

Выполнить курсовую работу на тему: "Расчёт и исследование системы стабилизации скорости вращения электродвигателя постоянного тока.

2.1 Объект разработки

В качестве объекта разработки задаётся система управления автоматизированным электроприводом, принципиальная схема которой приведена на рис.1.

Рис. 1. Принципиальная схема

На принципиальной схеме (рис.1) приняты следующие обозначения:

М - электродвигатель постоянного тока;

G - генератор постоянного тока;

U - тиристорный возбудитель генератора;

BR - тахогенератор;

R - потенциометр;

AR - регулятор скорости;

LG1 - обмотка возбуждения генератора;

LM1 - обмотка возбуждения двигателя;

LG2, LM2 - компенсационная обмотка соответственно генератора и двигателя;

LG3, LM3 - обмотка добавочных полюсов соответственно генератора и двигателя;

E_G - ЭДС генератора;

Е_М - противо ЭДС двигателя, В;

U_U - напряжение возбуждения генератора, В;

U_AR - напряжение регулятора скорости, В;

U_BR - напряжение тахогенератора, В;

U_R - напряжение обратной связи по скорости двигателя, В;

U_З - напряжение задания на скорость двигателя, В;

ДU=(U_З-U_R) - напряжение ошибки, В;

щ - угловая частота, рад/с;

М_М - момент, развиваемый двигателем, Н*м;

М_С - момент сил сопротивления, Н*м;

J_д - момент инерции двигателя, кг*м;

J_мех - момент инерции механизма, кг*м;

J_? - суммарный момент инерции двигателя и механизма, кг*м.

3. Содержание курсовой работы

3.1 Анализ качества в исходной системе с пропорциональным регулятором скорости

3.1.1. Составить по принципиальной схеме структурную схему системы.

3.1.2. Получить передаточные функции отдельных звеньев системы, рассчитать их параметры (коэффициенты передачи и постоянные времени).

3.1.3. Получить передаточную функцию замкнутой системы по ошибке, задающему и возмущающему воздействиям, передаточную функцию разомкнутой системы по управляющему и возмущающему воздействиям. Получить дифференциальное уравнение замкнутой и разомкнутой системы.

3.1.4. Выполнить анализ устойчивости системы в соответствии с критерием указанным в задании, определить значение критического коэффициента усиления системы К_кр.

3.1.5. Выполнить расчёт исходной системы в статике. Построить электромеханические характеристики разомкнутой и замкнутой систем электропривода при значениях напряжения задания U_зн и 0,5U_зн. Оценить качество регулирования в статике.

3.1.6. Оценить качество переходного процесса в замкнутой системе:

а) по логарифмическим частотным характеристикам разомкнутой системы;

б) по корням характеристического уравнения системы.

Оценить, по корням знаменателя передаточной фунуции, время регулирования в разомкнутой системе.

3.1.7. Построить переходные характеристики замкнутой системы по управляющему и возмущающему воздействиям, оценить по ним прямые показатели качества регулирования (перерегулирование, время регулирования, статическую ошибку).

3.1.8. Сравнить качество регулирования в переходном режиме и статике для замкнутой и разомкнутой системы.

3.2 Оптимизация контура регулирования скорости двигателя по модульному оптимуму

3.2.1. Построить логарифмические частотные характеристики исходной системы.

3.2.2. Определить по заданному показателю колебательности М требуемый запас устойчивости системы по модулю и фазе.

3.2.3. Выбрать тип регулятора, рассчитать его параметры. Построить ЛАЧХ и ЛФЧХ синтезированной системы.

3.2.4. Построить ЛАЧХ и ЛФЧХ регулятора.

3.3 Оптимизация САУ по критерию параметрической оптимизации

3.3.1. Построить семейство АФЧХ разомкнутой системы с коэффициентом передачи регулятора равным единице при различных значениях постоянной интегрирования .

3.3.2. Определить коэффициент передачи регулятора обеспечивающий заданный показатель колебательности М.

3.3.3. Определить настройки регулятора обеспечивающие минимум среднеквадратичной ошибки регулирования.

3.3.4. Для различных значений постоянной интегрирования и соответствующих им коэффициентов передачи регулятора Кр, полученных при синтезе САУ, построить АЧХ замкнутой системы.

3.4 Определение показателей качества в оптимизированных системах

3.4.1 Для САУ синтезированных в пунктах 3.2 и 3.3 построить электромеханические характеристики. Определить по ним статическую ошибку по управляющему и возмущающему воздействиям.

3.4.2 Для САУ синтезированных в пунктах 3.2 и 3.3 построить переходные характеристики по управляющему и возмущающему воздействиям. Определить по ним прямые показатели качества регулирования (статическую ошибку, время регулирования, перерегулирование).

3.4.3 Принять одну из настроек регулятора за базовую.

3.5 Моделирование САУ с настройкам регулятора для базового варианта.

3.6 Схемная реализация регулятора скорости для базового варианта.

3.7 Разработка принципиальной схемы САУ с регулятором.

Исходные данные для курсового проектирования (согласно варианту задания) приведены в таблице 1 , а каталожные данные электрических машин и их характеристики намагничивания приведены соответственно в таблицах 2, 5, 6 и 3, 4.

4. Объём выполнения курсовой работы

Курсовая работа рассчитана на 72 часа самостоятельной работы и выполняется студентами первого этапа обучения в 5 семестре.

Курсовая работа состоит из пояснительной записки, объём которой не должен превышать 40 страниц текста, включая графическую часть. Графическая часть выполняется в виде вкладок (по формату листа) в пояснительную записку.

Структура пояснительной записки:

титульный лист (1с);

задание(1с);

реферат (1с);

содержание (1-2с);

введение (1с);

основная часть (25-30с);

заключение (1с);

Титульный лист и задание.

Титульный лист выполняется соответственно установленной форме для всех курсовых проектов. Задание оформляется на специальном бланке соответственно теме проекта.

Реферат.

Реферат курсовой работы должен содержать сведения об объеме пояснительной записки (количество страниц), количестве иллюстраций, таблиц, используемых источниках литературы, ключевых словах и словосочетаниях, характеризующих содержание работы (от 5 до 10), текст реферата. Текст реферата должен содержать: объект разработки, цель работы, виды разработок, полученные результаты и их новизну, основные конструктивные и технологические характеристики.

Содержание.

Содержание включает номера и наименование разделов и подразделов пояснительной записки с указанием страниц, на которых они начинаются. Содержание включают в общее количество страниц пояснительной записки.

Введение.

В введении излагается назначение и объем применения разработки, оценка современного состояния решаемой задачи, обоснование разработки.

Основная часть.

Основная часть включает в себя результаты расчетов полученных при выполнении пунктов 3.1-3.7.

Пояснительная записка (текстовая и графическая часть) выполняются в соответствии с ДСТУ 3008-95. При оформлении записки можно воспользоваться рекомендациями источника [1].

5. Методические указания к выполнению курсовой работы

Систему управления автоматизированным электроприводом, представленную на рис.1, можно условно разбить на три функциональных блока:

объект регулирования, состоящий из электродвигателя, генератора и тиристорного возбудителя;

датчик скорости, включающий в себя тахогенератор и потенциометр;

регулятор скорости.

Структурная схема системы

При составлении структурной схемы системы отдельные элементы (блоки) системы представляют передаточными функциями, которые с достаточной степенью точности описывают динамические характеристики звеньев (блоков).

5.1 Динамические характеристики тиристорного возбудителя и датчика скорости

Анализ экспериментальных переходных характеристик тиристорного возбудителя позволил представить его инерционным звеном первого порядка с передаточной функцией

(1)

Датчик скорости, исходя из анализа его динамических характеристик, был представлен безынерционным звеном с передаточной функцией:

(2)

Регулятор скорости в исходной системе принимается пропорциональным с передаточной функцией:

(3)

Где .

5.2 Динамические характеристики генератора постоянного тока с независимым возбуждение

[3, c.12-15; c.25-27].

Схема ГПТ представлена на рис.2. Регулирование напряжения на зажимах якоря генератора осуществляется изменением тока возбуждения i_в, скорость вращения якоря генератора при этом полагается неизменной.

Рис. 0.2. Принципиальная и структурная схема ГПТ.

На принципиальной схеме: r_в, L_в - соответственно активное сопротивление и индуктивность обмотки возбуждения генератора LG1; r_яг, L_яг - соответственно общие активное сопротивление и индуктивность обмоток якоря генератора LG2 и LG3.

Уравнения цепей возбуждения и якоря генератора:

(4)

(5)

Решая систему уравнений в символической форме, получим передаточную функцию генератора:

(6)

Передаточная функция получена для режима холостого хода.

5.3 Определение численных значений параметров передаточной функции ГПТ

Электромагнитная постоянная времени обмотки возбуждения генератора

(7)

где L_в - индуктивность обмотки возбуждения генератора, Гн;

r_в - сопротивление обмотки возбуждения генератора, приведенное к 75°С, Ом. регулятор скорость двигатель динамический

Индуктивность обмотки возбуждения генератора находится как среднее значение между индуктивностью на линейном участке кривой намагничивания генератора и индуктивностью в номинальной точке.

Тогда

(8)

где (9)

(10)

В выражениях (9), (10) для генератора:

р - число пар полюсов;

- число витков на полюс обмотки возбуждения;

- число параллельных ветвей обмотки возбуждения;

=1,2 - коэффициент рассеяния номинального магнитного потока;

- приращения, соответственно, магнитного потока и намагничивающей силы;

Ф_нг - номинальный магнитный поток, Вс;

F_нг - номинальная намагничивающая сила.

Приращения берутся из кривой намагничивания генератора (табл.4), примерный вид кривой представлен ниже.

Номинальный магнитный поток генератора определяется по формуле:

(11)

где (12)

(13)

В выражениях (11), (12) и (13) для генератора:

Е_нг - номинальная ЭДС;

U_нг - номинальное напряжение;

I_нг - номинальный ток;

- сопротивление соответственно обмотки якоря, компенсационной обмотки, обмотки добавочных полюсов при температуре 20°С;

1,32 - коэффициент приведения сопротивлений обмоток генератора к температуре 75°С;

N - число активных стержней обмотки якоря;

а - число параллельных ветвей обмотки якоря;

щ_н - номинальная угловая частота вращения генератора;

ДU_щ =2В - падение напряжения в щётках.

Вычислив номинальный магнитный поток и используя кривую намагничивания, находят намагничивающую номинальную силу генератора F_нг.

Коэффициент передачи генератора рассчитывается по формуле

(14)

Где (15)

(16)

(17)

5.3 Динамические характеристики двигателя постоянного тока с независимым возбуждением

Методика получения передаточной функции двигателя постоянного тока (ДПТ) приведена в [3, c.12-15; c.25-27]. На принципиальной схеме ДПТ, представленной на рис.3: r_в, L_в - соответственно активное сопротивление и индуктивность обмотки LМ1 двигателя; r_яг, L_яг - соответственно общие активное сопротивление и индуктивность обмоток LМ2 и LМ3 двигателя.

В системе предусматривается регулирование скорости вращения якоря двигателя щ_М путём изменения напряжения питания U. Ток возбуждения, а следовательно и магнитный поток двигателя полагается неизменным и равным номинальному Ф_н.

Рис. 0.3. Принципиальная схема ДПТ

Уравнение движения двигателя под нагрузкой и уравнение цепи якоря:

(18)

(19)

В выражениях (18), (19) ; ; . Значение J подразумевает либо J_д либо . В курсовой работе необходимо определить два значения Т_м , соответствующие J_д и J_У.

После перехода к символической форме записи и соответствующих преобразований получим систему уравнений (18), (19) в виде:

(20)

(21)

С учётом того, что уравнение цепи якоря генератора под нагрузкой

, (22)

уравнение (21) примет вид:

(23)

На основании уравнений (20), (23) структурную схему двигателя можно представить как приведено на рис.4.

Рис. 0.4. Структурная схема ДПТ.

5.4 Определение численных параметров передаточной функции двигателя

Эквивалентная электромагнитная Т_э и электромеханическая Т_м постоянные времени:

(24)

(25)

Где ; (26)

где индекс г относится к генератору, а индекс д - к двигателю, а и - число пар полюсов генератора и двигателя соответственно.

(27)

- сопротивление щеток генератора, Ом; (28)

- сопротивление щеток двигателя, Ом; (29)

L_я - индуктивность якоря электрической машины, Гн;

(30)

(31)

Коэффициент передачи двигателя

(32)

5.5 Передаточные функции системы

Правила преобразования структурных схем, примеры составления передаточных функций и уравнений динамики системы управления, передаточные функции типовой одноконтурной системы изложены в [2, с. 129-146; 6, с.54-57; 5, с. 40-44; 3, с.129-137].

В результате преобразования структурной схемы системы в динамике можно получить:

а) главную передаточную функцию, она же передаточная функция замкнутой системы по управляющему (задающему) воздействию

; (33)

б) передаточную функцию по возмущающему воздействию

; (34)

в) передаточную функцию по ошибке от управляющего сигнала

; (35)

г) передаточную функцию по ошибке от возмущающего сигнала

; (366)

д) передаточную функцию разомкнутой системы

; (377)

Дифференциальное уравнение замкнутой и разомкнутой системы для регулируемой величины получают используя передаточные функции замкнутой и разомкнутой системы в целом, т. е. при и .

5.6 Построение электромеханической характеристики в статике

Электромеханическая характеристика - это зависимость скорости вращения якоря электродвигателя от нагрузки на валу (статического тока якоря) при неизменном задающем сигнале. Электромеханическая характеристика снимается в установившемся режиме, т.е. в статике.

Переход от структурной схемы в динамике к структурной схеме в статике осуществляется путём замены передаточных функций W(s), Ф(s) на W(0), Ф(0).

После преобразований структурной схемы в статике получают зависимости:

для замкнутой системы

(40)

для разомкнутой системы

(381)

Эти же выражения можно получить, преобразовав в статике соответствующие дифференциальные уравнения, полученные в пункте 5.6. Электромеханическую характеристику строить для замкнутой и разомкнутой систем, при значени напряжения задатчика равных U_зн и 0,5U_зн. Номинальное значение напряжения задатчика U_зн определяют из условия:

а) для замкнутой системы

;

б) для разомкнутой системы

,

где К общий коэффициент передачи разомкнутой системы.

Характеристики строить по трём точкам, при , , ,

где I_c - номинальное значение тока двигателя.

5.7 Построение частотных характеристик

Методика построения частотных характеристик разомкнутых систем по известным передаточным функциям звеньев изложена в [4, c.84-88; 5, c.78-81; 6, c.47-50].

При построении частотных характеристик разомкнутой системы целесообразно использовать выражения для частотных характеристик отдельных звеньев из которых состоит система. При этом АЧХ системы определяется как произведение АЧХ отдельных звеньев, а ФЧХ системы определяется как сумма ФЧХ отдельных звеньев. ЛАЧХ разомкнутой системы определяют как сумму ЛАЧХ звеньев составляющих систему.

Графики ЛАЧХ и ЛФЧХ располагают на одном листе друг под другом, c одинаковым масштабом по оси частот.

При построении частотных характеристики передаточную функцию двигателя целесообразно представить в виде

, (398)

или . (409)

5.8 Оценка качества регулирования

По электромеханическим характеристикам определить статическую ошибку регулирования в разомкнутой и замкнутой системе, сравнить их, сделать вывод. Определить статическую ошибку в замкнутой системе по передаточной функции по ошибке от управляющего и возмущающего сигналов в статике. Сравнить их с ошибками полученными по электромеханическим характеристикам.

Оценить время регулирования в разомкнутой и замкнутой системе по корням характеристического уравнения разомкнутой системы, считая, что , где s_i - наименьший корень характеристического уравнения.

Построить графики переходных характеристик по управляющему сигналу в разомкнутой и замкнутой системе, определить по ним прямые показатели качества переходного процесса (статическую ошибку, время регулирования, перерегулирование).

5.9 Настройка системы по модульному оптимуму

Настройка системы по модульному оптимуму предусматривает компенсацию, с помощью соответствующей настройки ПИ-регулятора, наибольшей постоянной времени объекта регулирования.

Передаточная функция объекта управления

(41)

Передаточная функция регулятора

(42)

Анализ выражения (42) показывает, что наибольшая постоянная времени Т_G, следовательно, при настройке регулятора, из условия компенсации, принимают Т_i=Т_G. Коэффициент усиления регулятора выбирается из условия ограничения на частотный показатель колебательности М.

Методика расчёта

По заданному частотному показателю колебательности определяют соответствующие ему запас по модулю и фазе. После этого определяют коэффициент передачи регулятора Кр обеспечивающий требуемый (желаемый) запас по фазе, а затем значение Кр обеспечивающее желаемый запас по модулю. Определяют среднее значение коэффициента передачи регулятора.

Определение, по заданному показателю М, запасов по модулю и фазе.

По заданному частотному показателю колебательности М определяют соответствующее ему перерегулирование. Перерегулирование можно определить, или по приближенному аналитическому выражению , или по графику [5, c.230, рис.4.41].

При известном, по графику [5, c.272, рис.5.24] определяют максимум вещественной характеристики замкнутой системы Рmax.

При известном Рmax, по графику [5, c.273, рис.5.25] определяют необходимые логарифмический запас по модулю Lm и фазе . Зная логарифмический запас можно, по выражению , определить запас по модулю .

Методика расчета САУ по заданному запасу по модулю ДА или ДLm.

Построить ЛАЧХ и ЛФЧХ исходной системы.

По аналитическому выражению для ЛФЧХ разомкнутой системы рассчитать значение критической частоты из условия, что . Необходимо учитывать, что ФЧХ разомкнутой системы от Кр не зависит, поэтому в исходной и скорректированной (желаемой) САУ значение будет одинаковое.

Используя аналитическое выражение для ЛАЧХ или АЧХ разомкнутой системы, по уравнению , или определяют значение коэффициента передачи регулятора обеспечивающее желаемый запас по модулю Lm или, .

Построить ЛАЧХ и ЛФЧХ скорректированной системы. Их строят в одной системе координат (на том же графике) в которой построены ЛАЧХ и ЛФЧХ исходной системы.

Методика расчета САУ по заданному запасу фазе.

Построить ЛАЧХ и ЛФЧХ исходной системы

По аналитическому выражению для ЛФЧХ разомкнутой системы определить частоту соответствующую требуемому запасу по фазе (желаемую частоту среза , т.е. значение частоты среза в скорректированной системе). Значение определяется из условия, что

.

Используя аналитическое выражение для ЛАЧХ или АЧХ разомкнутой системы, по уравнению , или определяют значение коэффициента передачи регулятора обеспечивающее желаемый запас по фазе.

Построить ЛАЧХ и ЛФЧХ скорректированной системы, их строят в той же системе координат (на том же графике) в которой построены ЛАЧХ и ЛФЧХ исходной системы.

Анализ САУ настроенной по модульному оптимуму.

Определить среднее значение коэффициента усиления регулятора

.

Построить ЛАЧХ и ЛФЧХ разомкнутой системы с усредненным значением коэффициента усиления регулятора Кр и Т_i=Т_G, определить полученные запас по модулю и фазе.

Построить ЛАЧХ и ЛФЧХ регулятора с усредненным значением коэффициента усиления регулятора Кр и Т_i=Т_G.

Построить АЧХ замкнутой системы с усредненным значением коэффициента усиления регулятора Кр и Т_i=Т_G , определить частотный показатель колебательности.

5.10 Расчёт настроек САУ по методу параметрической оптимизации

[7, c.337; 8, c.185-193].

Параметры настройки регулятора выбираются таким образом, чтобы в замкнутой системе был обеспечен заданный запас устойчивости, при этом выбранный показатель качества регулирования (критерий оптимальности) должен быть не хуже требуемого, или должен иметь экстремальное значение.

В качестве ограничения на допустимый запас устойчивости можно выбрать показатель колебательности М, а в качестве критерия оптимальности - минимум среднеквадратической ошибки регулирования, или минимум линейного интеграла от ошибки, что для систем с ПИ- и ПИД- регуляторами сводится к максимизации отношения .

Расчёт оптимальных настроек делится на два этапа.

На первом этапе определяется массив настроек регулятора обеспечивающий заданный показатель колебательности М.

1. Строится семейство АФЧХ разомкнутой системы для Кр=1 и нескольких произвольных значений Тi. В качестве первого приближения Тi можно взять значение из расчета по модульному оптимуму.

2. Через начало координат проводится луч под углом

к отрицательному участку вещественной оси комплексной плоскости.

3. Путём подбора, строятся окружности с центром на отрицательном участке вещественной оси и касающиеся одновременно АФЧХ и луча. Определяется радиус R этой окружности.

4. Коэффициент передачи регулятора, обеспечивающий заданный показатель колебательности определяется по выражению

,

где R - радиус окружности.

На втором этапе, по результатам первого, определяется максимальное значение отношения .

5. В плоскости или строится граница области заданной колебательности.

6. На границе области определяют точку с максимальным значением , которые и являются оптимальными.

7. Для всех сочетаний полученных при построении границы области с заданным М, строят в одной координатной плоскости графики АЧХ замкнутой системы.

5.11 Расчёт и построение переходных характеристик

Переходная характеристика h(t) - это реакция системы на единичный ступенчатый сигнал. Изображение переходной характеристики по Лапласу определяется как произведение передаточной функции на изображение по Лапласу входного сигнала.Затем необходимо перейти от изображения к оригиналу.

При построении по управляющему воздействию используется передаточная функция замкнутой системы по управляющему воздействию . Для построения по возмущающему воздействию, используют .

Так как характеристическое уравнение системы имеет четвёртый порядок, то можно определить его корни, а затем используя формулу разложения построить переходную характеристику.

По переходным характеристикам оценить качество переходного процесса при различных настройках регулятора и сделать вывод при каком методе настройки качество переходного процесса лучше. Эти настройки считать базовыми.

5.12 Моделирование САУ в подсистеме Simulink пакета Matlab

[http://www.exponenta.ru/soft/others/mvs/stud2/3.asp]

Среди средств визуального моделирования пакета Matlab подсистема Simulink. занимает особое место. Simulink - это интерактивная среда для моделирования и анализа широкого класса динамических систем с помощью блок-диаграмм. Для моделирования необходимы структурная схема САУ и передаточные функции всех элементов. Моделирование выполнить по управлению и возмущению, для САУ с базовыми настройками регулятора, при подаче единичного ступенчатого сигнала.

5.13 Схемная реализация ПИ-регулятора

[5, c.244-250, табл.5.2; 3, с.289-293, табл.11.1]

Регуляторы автоматизированных электроприводов (активные последовательные корректирующие устройства) довольно просто реализуются на операционных усилителях.

Принципиальная схема пропорционально-интегрального регулятора скорости, реализованного на операционном усилителе и соответствующего передаточной функции (43), приведена на рис.5, а соответствующие ей математические модели на рис.6.

Рис. 5. Схема ПИ-регулятора скорости.

При расчёте RC-цепей первоначально задаются значением С, а затем определяют величину R. Пределы изменения данных параметров следующие:

, но не более 5 мкФ;

, но не более 500 кОм.

Рис. 6. Математическая модель.

Принимают , потом задаются и из условия, что определяют величину . Затем по известному значению коэффициента передачи регулятора определяют .

Перечень рекомендуемой литературы

Требования к оформлению текстовых материалов и графических работ.

Лукас В.А. Теория автоматического управления: Учеб. для вузов. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.:Недра, 1990. - 416с.

Теория автоматического управления. / Под ред. А.В.Нетушила. - М.:Высш.шк., 1976. - 400с.

Зайцев Г.Ф. Теория автоматического управления и регулирования. - К.: Вища шк., 1988. - 430с.

Теория автоматического управления: Учеб. для вузов по спец. "Автоматика и телемеханика". В 2-х ч. Ч.1 Теория линейных систем автоматического управления / Н.А. Воронова и др.; Под ред. А.А. Воронова. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.:Высш. шк., 1986 . - 367с.

Попов Е.П. Теория линейных систем автоматического регулирования и управления: Учеб. пособие для вузов. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Наука, 1989. - 304с.

Наладка средств автоматизации и автоматических систем регулирования: Справочное пособие / Под ред. А.С. Клюева - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 1989. - 368с.

Ротач В.Я. Расчёт динамики промышленных автоматических систем регулирования. - М.: Энергия, 1973. - 440с.

Приложение

Таблица 1- Исходные данные

№	ГЕНЕРАТОР (С)	ДВИГАТЕЛЬ (М)	Тахогенератор (ВR)	Потенциометр	Тиристорный возбудитель генератора	J	КРИТЕРИЙ УСТОЙЧИВОСТИ	Момент инерции двигат.Jдв.
	ТИП	РН,кВт	UН,В	ТИП	РН,кВт	UН,В	KBR	KR	КU '<.-	ТU, с
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14
1	П131-8К	200	230	П143-6К	160	220	3,8	0,2631	40	0,003	100	Гурвица	46,25
2	П142-12К	400	230	П151-8К	250	220	3.9	0,2564	30	0,004	125	Михайлова	95,75
3	П131-4К	200	460	П151-5К	200	440	3,0	0,3333	40	0,005	110	Гурвица	88,75
4	П141-9К	300	230	П142-6К	160	220	2,9	0,3448	30	0,006	105	Найквиста по АФХ	38,75
5	П142-6К	400	460	П151-5К	250	440	2,8	0,3571	35	0,007	115	Найквиста по ЛАЧХ	88,75
6	П141-6К	300	460	П133-4К	160	440	2,2	0,4545	30	0,008	85	Гурвица	21,5
7	П131-4К	200	460	П142-4К	160	440	2,85	0,3508	25	0,009	75	Михайлова	37,5
8	П131-8К	200	230	П143-9К	200	220	2,75	0,3636	20	0,01	75	Гурвица	56,25
9	П131-4К	200	460	П132-4К	125	440	2,25	0,4444	25	0,003	40	Найквиста по АФХ	18,25
10	П131-4К	200	460	П143-4К	160	440	3,8	0,2632	30	0,004	125	Найквиста по ЛАЧХ	43,75
11	П141-6К	300	460	П142-'4К	160	440	3,85	0,2597	35	0,005	80	Гурвица	37,5
12	П141-9К	300	230	П143-6К	160	220	3,9	0,2564	40	0,006	95	Михайлова	46,25
13	П131-4К	200	460	П142-4К	200	440	3,95	0.2532	25	0,007	60	Гурвица	37,5
14	П141-6К	300	460	П143 4К	160	440	4,0	0,2500	30	0,008	135	Найквиста по АФХ	43,75
15	П131-8К	200	230	П132-6К	125	220	2,3	0,4347	25	0,009	40	Найквиста по ЛАЧХ	18,5
16	П131-4К	200	460	П143-4К	200	440	3,7	0,2702	30	0,01	90	Гурвица	43,75
17	П142-6К	400	460	П143-6К	250	440	3,9	0,2564	35	0,003	95	Михайлова	46,25
18	П131-4К	200	460	П133-4К	125	440	2,1	0,4761	40	0,004	50	Гурвица	21,5
19	П131-8К	200	230	П133-8К	160	220	2,2	0,4545	20	0,005	50	Найквиста но АФХ	23,0
20	П131-8К	200	230	П142-9К	200	220	2,3	0,4347	20	0.006	60	Найквиста по ЛАЧХ	48,75
21	П142-6К	400	460	П152-5К	250	440	3,6	0,2777	40	0,0033	200	Гурвица	101,25
22	П131-8К	200	230	П133-6К	125	220	2,7	0,3703	23	0,004	65	Найквиста по АФХ	21,75
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14
23	П142-6К	400	230	П152-8К	250	220	3,5	0,2857	38	0,005	180	Гурвица	105,5
24	П131-8К	200	230	П151-8К	200	220	2,6	0,3846	32	0,006	115	Михайлова	95,75
25	П141-9К	300	230	П133-8К	160	220	2,1	0,4762	37	0,007	50	Найквиста по ЛАЧХ	123
26	П142-12К	400	230	П143-9К	250	220	2,2	0,4545	40	0,008	75	Гурвица	56,25
27	П131-4К	200	460	П142-4К	160	440	2,65	0,3774	26	0,009	75	Найквиста по АФХ	37,5
28	П131-8К	200	230	П142-6К	160	220	2.75	0,3636	24	0,01	80	Гурвица	38,75
29	П141-6К	300	460	П151-5К	250	440	3,5	0,2857	26	0,0035	130	Михайлова	88.75
30	П141-9К	300	230	П151-8К	250	220	2,8	0,3571	29	0,0045	100	Найквиста по ЛАЧХ	95,75
31	П142-6К	400	460	П151-5К	200	440	3,7	0.2703	34	0,0055	135	Гурвица	88,75
32	П142-12К	400	230	П143-9К	200	220	2,15	0,4651	36	0.0065	90	Найквиста по АФХ	56,25
33	П131-4К	200	460	П132-4К	125	440	2,0	0,5000	26	0.0075	45	Гурвица	18,25
34	П131-8К	200	230	П132-6К	125	220	2,2	0,4545	25	0,0085	40	Михайлова	18.5
35	П141-6К	300	460	П142-4К	160	440	2.8	0,3571	29	0,0095	75	Найквиста по ЛАЧХ	37,5
36	П141-9К	300	230	П142-6К	160	220	3,6	0,2777	31	0,01	60	Гурвица	38,75
37	П142-6К	400	460	П152-5К	320	440	2,7	0.3703	33	0004 1	Г 165	Найквиста но АФХ	101.25
38	П142-12К	400	230	П152-8К	320	220	2,6	0,3846	35	0,005	160	Гурвица	105,5
39	П131-4К	200	460	П143-4К	200	440	3,65	0,2739	38	0,006	85	Михайлова	43,75
40	П131-8К	200	230	П143-9К	200	220	2,65	0,3774	40	0,007	90	Найквиста по ЛАЧХ	56,25
41	П131-4К	200	460	П151-5К	250	440	2,85	0,3508	25	0,009	175	Гурвица	88,75
42	П141-6К	300	460	П152-5К	320	440	2,2	0,4545	30	0,008	165	Найквиста по АФХ	101,25
43	П142-6К	400	460	П142-4К	160	440	2,8	0,3571	35	0,007	75	Гурвица	37,5
44	П141-9К	300	230	П152-8К	320	220	2,6	0,3846	35	0,005	160	Михайлова	105,5
45	П131-4К	200	460	П143-6К	250	440	2,0	0.3333	40	0,005	88	Найквиста по ЛАЧХ	46,25
46	П142-12К	400	230	П143-9К	200	220	2.15	0,4651	36	0,0065	90	Гурвица	56,25
47	П131-8К	200	230	П152-8К	250	220	3.8	0,2631	40	0.003	180	Найквиста по АЧХ	105.5
48	П141-9К	300	230	П142-6К	160	220	3,6	0,2777	31	0.01	60	Гурвица	38.75
49	П142- 12К	400	230	П151-8К	250	220	2,8	0,3571	29	0,0045	120	Михайлова	95.75
50	П142-6К	400	460	П151-5К	250	440	2,7	0,3703	23	0,004	150	Найквиста по ЛАЧХ	88,75

Таблица 2- Технические данные компенсированных электродвигателей единой серии П13, П14, П15

Тип двигателя	Рн, кВт	Uн, В	Iн, А	n, об/мин	2p	Обмотка якоря r,	r(k), при 20°С, Ом	r(дп) при	Обмотка возбуждении
						2а	N=2Wн,	при 20°С, Ом		20°С, Ом	Wв, на полюс	r(в) при 20°С, Ом
П132-4К	125	440	310	500	4	2	378	0,045	0.019	0,00835	760	4.59
П132-6К	125	220	624	500	4	4	372	0.011	0,00474	0,00208	677	3,64
П133-4К	125	440	313	400	4	2	378	0,0494	0,0212	0,0103	677	4,08
П133-6К	125	220	630	400	4	4	372	0,0121	0,00535	0,00258	677	4,08
П133-4К	160	440	393	500	4	2	270	0.0279	0,0127	0,00535	639	4,38
П133-8К	160	220	795	500	4	4	276	0,0071	0,00318	0,00133	677	4,08
П142-4К	125	440	318	300	4	2	462	0,06	0,0268	0,0088	641	2,62
П142-6К	125	220	640	300	4	4	464	0.0151	0,0067	0,00216	660	3,07
П142-4К	160	440	398	400	4	2	342	0,0359	0,0178	0,00485	695	3.651
П142-6К	160	220	815	400	4	4	348	0.00895	0,00665	0,0012	695	3,65
П142-4К	200	400	495	500	4	4	592	0,02545	0,01545	0,00362	660	3,07
П142-9К	200	220	1000	500	4	4	296	0,0036	0,00385	0.000905	660	3,07
П143-4К	160	440	402	300	4	2	342	0,0391	0,0197	0,00594	641	2,92
П143-6К	160	220	820	300	4	4	348	0,00973	0,00710	0,00148	660	3,48
П143-4К	200	440	497	400	4	4	592	0,0276	0,0166	0,00443	650	3,9
П143-9К	200	220	1000	440	4	4	296	0,00696	0.00415	0,001108	650	3.9
П143-6К	250	440	612	500	4	2	464	0.01642	0.0075	0.00274	660	3.48
П143-9К	250	220	1240	500	4	?	232	0,0041	0,00291	0,000634	650	3.9
П151-5К	200	440	506	300	6	2	392	0,0318	0,0197	0,00586	528	2,88
П151-8К	200	220	1020	300	6	6	600	0,00795	0,00487	0,00163	528	2.88
П151-5К	250	440	622	400	6	4	592	0,0176	0,01128	0,00293	497	2,39
П151-8К	250	220	1270	400	6	6	486	0.00508	0,00377	0,000835	494	3,0
П151-5К	320	440	788	500	6	6	696	0,0122	0,0067	0,00197	460	1,86
П151-8К	320	220	1580	500	6	6	348	0,00307	0,00163	0,000511	460	1,86
П152-5К	250	440	622	300	6	4	592	0,0192	0,0121	0.00346	450	1,7
П152-8К	250	220	1270	300	6	6	486	0,00552	0,0040	0.000985	440	2,34
П152-5К	320	440	790	400	6	6	696	0,0133	0,00731	0,00241	460	2.1
П152-8К	320	220	1587	400	6	6	348	0,00334	0,00173	0.000603	460	2.1
П153-5К	320	440	794	300	6	6	696	0,01496	0,00769	0,00298	380	2,475

Таблица 3- Технические данные компенсированных генераторов единой серии П13 и 14. n = 1000 об/мин; 2р = 4; а(в) = 2; Uв = 110В.

Тип генератора	Рн, кВт	Uн, В	Iн, А	Обмотка якоря	r(к) при 20°С, Ом	r(дп) при 20°С, Ом	Обмотка возбуждения
				2а	N=2Wя,	r(я),. Ом			Wв	r(в), Ом
П131-4К	200	460	435	2	270	0,0234	0,0103	0,0036	730	4,15
П131-8К	200	230	670	4	276	0,00598	0,00257	0.000896	730	4.15
П141-6К	300	460	652	4	464	0,0141	0,00619	0,001905	728	4,04
П141-9К	300	230	1304	4	232	0,0034	0,00263	0,000443	730	4,56
П142-6К	400	460	870	4	348	0,00895	0,00665	0,001197	660	4,02
П142- 12К	400	230	1740	8	348	0.00223	0,00166	0,0003	660	4,2

Таблица 4- Характеристика намагничивания компенсированных генераторов единой серии П 13 и П 14

Ф*0,01Вс	Fрез*1000, А вит	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14
	П 131	1	2,1	3,15	4,2	4,8	5.25	5,6	5,8	6,1	-	-	-	-
	П 141-6К	1,14	2.3	3,6	4,68	5,46	6,06	6,4	6,65	6,83	6,95	7,05	7,15	7.25	7,35
	П 141-9К	1,49	2,9	4,2	5,2	5,9	6,3	6.7	6,85	7,0	7,1	7,15	7,2
	П 142	2	3,9	5,8	7,05	8,0	8,6	9,0	9,2	9.25	9,3	9,36	9.4

Таблица 5 - Характеристика намагничивания компенсированных электродвигателей единой серии П 13 и П 14 габаритов

Ф*0,01Вс	Fрез*1000, А вит	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
	П 132	1,16	2,25	3.52	4,75	5,6	6,25	6,78	7,15	7,5	7.6	7.8	-
	П 133	1,5	2.9	4,52	6,1	7,2	8,05	8,7	9,2	9,65	9,75	10	-
	П 142	1,31	2,63	3,97	5,32	6,57	7,42	7,95	8,3	8,42	8,85	9,0	9,1
	П 143	1,75	3,5	5,3	7,1	8,75	9,9	10,6	11,1	11,5	11,8	12.0	12,1

Таблица 6 - Характеристика намагничивания компенсированных электродвигателей единой серии П 15 габаритов

Ф*0,01Вс	Fрез*1000, А вит	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
		1.5	3	4.5	6	7,5	9	10,5	12	13,5	15	16,5
	П 151	1,7	3,6	5,2	6,14	6,68	7,1	7,35	7,55	7,7	7,8	7,85
	П 152	2,12	4.5	6,5	7,65	8,35	8,85	9,15	9.4	9,6	9,75	9,8
	П 153	2,85	6,0	8,7	10,15	11,15	11,86	12,3	12.6	12,8	13	13,1

Размещено на Allbest.ru