Модернізація електронного термометра

[ виправити ] текст може містити помилки, будь ласка перевіряйте перш ніж використовувати.

скачати

Зміст

Завдання на виконання курсової роботи

Теоретичні основи методів розрахунку коригувальних ланцюгів САУ та дослідження їх стійкості

Розрахунок курсової роботи

Модернізація електронного термометра з використанням коректує ланцюга послідовного типу

Дослідження стійкості типових ланок САУ

Дослідження області стійкості САУ

Список використаної літератури

  1. Завдання на виконання курсової роботи

Об'єктом дослідження на першому етапі є електронний термометр для систем автоматичного контролю і управління (Рис 1)

Рис.1. Схема електронного термометра

ТД - датчик температури;

K 0 - инвертирующий операційний підсилювач.

І подібні д анние е. лектронного т ермометра:

W тд = К тд / (t тд р +1); До тд = 0,2; t тд = 1с; R тд = 100 Ом.

W до0 = K 0 = - R 2 / R 1 = -50; W пов = W тд * W ко.

З Адані н а виконання р обота

І Редагувати б истродействіе е. лектронного т ермометра, зберігаючи т ип (параметри) ТД, м атематичні ф Орму W пов (Апериодическое ланка) і в елічіну До пов = КТД * К 0 = - 1 0, при с ледующіх і подібних д анних: t = 1 / XY, м де X і Y - д ве останньому ие ц іфри і індивідуальне ш Іфра з Студенти,

Для в иполненія з Аданія і спользовать до орректірующіе ц судомного двох типів - п оследовательную і антипаралельну. Розрахувати схемотехнічес кі п араметри до орректірующіх ц епей і м одернізірованного електронного т ермометра в ц Елом, У ибрати про птімальний в Аріант схемотехнической реалізац ії з оответствующей до орректірующей ц судомного.

І сследовать у стойчивость т іпових з веньев САУ, про хваченних полож нічні про тріцательной про братний з в'яззю (Табл. 1).

Таблиця 1

W (р)

Кр

К / р

К / (Тр +1)

К / (Т 1 р 2 + Т 2 р +1)

W ос

+1; - 1

І сследовать і про безтурботний в з лучае н еобходімості про бласти устойчивост і САУ, з аданной з труктурной з хемой (Рис.2)

Рис.2. З труктурная з Хема САУ

Т 1 = 1 / Х; T 2 = 1 / Y; К = X * Y, м де

Х - остання ц Іфра ш Іфра з Студенти;

Y - п редпоследняя ц Іфра ш Іфра з Студенти.

  1. Теоретичні основи методів розрахунку коригувальних ланцюгів САУ та дослідження їх стійкості

Коригувальні ланцюга вводяться для реалізації певних (заданих) властивостей САУ - стійкості, швидкодії, якості, математичної форми передавальної функції і т.д. Наприклад, вихідну передавальну функцію САУ виду

W 0 (p) = K / (T 1 p 2 + Т 2 р +1)

потрібно перетворити до виду

W (p) = K / (T 3 р +1)

Подібні завдання математично вирішуються на основі процедури введення відповідної коригуючої ланцюга Wк (р):

W (р) = W 0 (p) * W к (р)

W (р) = / (T l p 2 + Т 2 р +1)] * [(T 1 p 2 + Т 2 р +1) / (Т 3 р + 1) = К / (Т 3 р +1)

де: W к (р) = [Т 1 р 2 + Т 2 р +1 | / (Т 3 р + 1)]

Практичне розв'язання таких завдань включає схемотехнічних реалізацію передавальної функції відповідної коригуючої ланцюга.

Розрізняють коригувальні ланцюга послідовного, паралельного та антипаралельного (зі зворотним зв'язком) типів. Між ними існує взаємно однозначна відповідність, тобто САУ з певною функцією передачі можна реалізувати за допомогою будь-якого з перерахованих типів коригувальних ланцюгів:

  • послідовний ланцюг

W (р) = W о (р) * W к1 (р);

  • паралельна ланцюг

W (p) = Wо (р) + W к2 (р);

  • антипаралельних ланцюг

W (р) = W о (р) / (1-W к3 (р) * W 0 (р)

При цьому, природно, математична форма і схемотехнічна реалізація відповідних коригувальних ланцюгів Wк1 (р), Wк2 (р), Wк3 (р) будуть різними.

Необхідною умовою реалізації САУ є її стійкість. Дослідження стійкості є обов'язковою процедурою при реалізації коригувальних ланцюгів, тому що, по-перше, введення коректує ланцюга будь-якого виду завжди змінює область стійкості САУ, по-друге, часто коригуючі ланцюга вводяться з ланцюгом зміни областей стійкості САУ. Стійкість є «внутрішнім» властивістю САУ і не залежить від виду та характеру вхідного впливу. Алгебраїчні критерії стійкості лінійних САУ засновані на дослідженні передавальної функції виду

W (р) = K (p) / D (p)

І відповідного характеристичного рівняння, представленого в нормалізованому формі

D (p) = а 0 р n + а 1 р n-1 + ... + А n: = 0

Необхідними умовами стійкості є строго позитивні значення всіх без винятку коефіцієнтів характеристичного рівняння

а про> 0; а 1> 0 ... а n> 0

Для САУ з характеристичними рівняннями першого і другого порядків необхідні умови є і достатніми. Для САУ вище другого порядку залишкові умови стійкості формуються на основі матриці Рауса-Гурвіца. Наприклад, для САУ третього порядку

а про р 3 + а 1 р 2 + а 2 р + a 3 = 0

Алгебраїчна форма достатніх умов стійкості може бути представлена ​​у вигляді

1 а 2-а 0 а 3)> 0

Спільний аналіз необхідних і достатніх умов дозволяє виділити області стійкості САУ за відповідними параметрами аi. При відсутності областей стійкості система є структурно нестійкою. У цьому випадку для реалізації умов стійкості необхідно або змінити значення параметрів САУ (якщо такі зміни не суперечать умовам завдання), або ввести відповідну коригувальну ланцюг одним з розглянутих вище способів. Кінцевим результатом такої корекції повинна стати система, що володіє визначеною (заданою) областю стійкості за відповідними параметрами характеристичного рівняння аi. Слід зазначити, що в ряді випадків необхідно навпаки забезпечити певну область нестійкості САУ, наприклад, для генераторів автоколивань.

Цілями цієї роботи є проектування і розрахунок математичних і електричних параметрів коригувальних ланцюгів для заданої передавальної функції САУ, вибір оптимального варіанту схемотехнической реалізації відповідної коригуючої ланцюга, дослідження та забезпечення стійкості типових САУ із застосуванням коригувальних ланцюгів.

  1. Розрахунок курсової роботи

    1. Модернізація електронного термометра з використанням коректує ланцюга послідовного типу.

Для вирішення завдання даними способом необхідно використовувати схему такого вигляду. (Рис. 2).

Уявімо передавальну функцію такої схеми

W пов (р) = W тд (р) × W к1 (р) × К 1

Умови виконання останнього рівності у відповідності з вихідними даними і завданням включає:

До пов = -10; t = 1 / (X × Y) = 1 / (9 × 7) = 1 / 63;

Тоді:

W к1 (р) = (1 / К) × (t ТД р +1) / t р +1) при виконанні умови

(До ТД / К) × (- R 21 / R 11) = К пов

Для реалізації передавальної функції W к1 (р) необхідно використовувати схему виду (рис. 3):

Уявімо передавальну функцію такої схеми:

Умови виконання завдання включають:

1 / К = R 4 / (R 3 + R 4) = К пов / [До ТД × (- R 21 / R 11)]; До пов = -10; До ТД = 0,2;

R 3 × C = t ТД = 1с; t = R 3 × R 4 × C / (R 3 + R 4); t = 1 / X × Y = 1 / 63.

Для розрахунку елементів схеми R 11, R 21, R 3, R 4, С, за заданими умовами і записаним вище рівнянням необхідно використовувати додаткові схемотехнічні умови:

R 3>> R ТД; R 11>> R 4.

      1. R 3>> R ТД = 1000 Ом

      2. R 3 × C = t ТД = 1с Þ З = t ТД / R 3 = 0,001

      3. t = R 3 × R 4 × C / (R 3 + R 4), тому що t = t / 3 = 1 / 189 = 0,0053, тоді

0,0053 = 1000 × R 4 × 0.001 / (1000 + R 4);

5,3 +0,0053 R 4 = R 4;

R 4 = 5,3 / 0.9947;

R 4 = 5,32 Ом;

      1. 1 / К = R 4 / (R 3 + R 4), звідси К = (R 3 + R 4) / R 4 = (1000 +5,32) / 5,32 = = 188,97;

      2. R 11>> R 4 Þ R 11 = 53 Ом;

      3. (До ТД / К) × (- R 21 / R 11) = До пов, звідси (- R 21 / R 11) = К пов × К / К ТД = -10 × 188,97 / 0,2 = = - 9448,5

      4. (-R 21 / R 11) = -9448,5 Þ R 21 = -9448,5 / (-53) = 500770,5 Ом =

= 500,8 кОм

3.2 Дослідження стійкості типових ланок САУ

Wр = Кр

  1. W заг. = Кр / (1 ​​± Кр)

До> 0

До <0

  1. W р = К / р

До> 0

До <0

  1. W (р) = К / (Тр +1)

К +1> 0 Þ До> -1

1-К> 0 Þ К <1

  1. W (р) = К / (Т 1 р 2 + Т 2 р +1)

Т 1> 0

Т 2> 0

До> -1

Т 1> 0

Т 2> 0

К <1

3.3 Дослідження області стійкості САУ

T 1 = 1 / 7

T 2 = 1 / 9

K = 63

1)

1 / 63> 0

16/63> 0

10> 0

63> 0

Перевірка:

16/63 * 10-1/63 * 63> 0

160/63-1> 0

97/63> 0

Система стійка

2)

1 / 63> 0

1 / 63> 0

-10 <0

-63 <0

Система не стійка, тому що не виконується необхідні умови стійкості.

3) Для того, щоб система стала стійкою, візьмемо значення, при яких буде виконано достатня умова стійкості (при К не рівному X * Y):

Т 1 = 5

Т 2 = 3

До =- 2

Отримаємо:

15> 0

8> 0

9> 0

2> 0

Перевірка:

8 * 9-15 * 2> 0

72-30> 0

42> 0

Система стійка

Список використаної літератури

      1. Фельдбаум А.А., Бутковський А.Г. Методи теорії автоматичного управління. - М.: Наука, 1991.

      2. Завдання та методичні вказівки до курсової роботи з дисципліни «Основи автоматики і системи автоматичного керування».

Додати в блог або на сайт

Цей текст може містити помилки.

Комунікації, зв'язок, цифрові прилади і радіоелектроніка | Контрольна робота
35.4кб. | скачати


Схожі роботи:
Створення вимірювального апаратно-програмного комплексу термометра на основі мікроконтролерів
Створення вимірювального апаратно програмного комплексу термометра на основі мікроконтролерів сім`ї
Реалізація цифрового термометра на основі мікроконтролера ATmega 128 з іспользовніє термодатчика
Розробка електронного реле
Технології електронного навчання
Проект електронного архіву
Проектування електронного паролю
Технології електронного бронювання
Організація системи електронного діловодства
© Усі права захищені
написати до нас