Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ»

Кафедра автоматики и процессов управления

Курсовая работа

на тему:

Система автоматической стабилизации мощности излучения рентгеновского прибора.

( вариант 2 )

Выполнил:

студент группы 5561

Борисов М.

Преподаватель:

Солодовников Алексей Иванович

Санкт-Петербург.

2007

Содержание:

1. Задание:

Составить функциональную структуру системы. Расчет системы по заданным показателям качества провести с помощью логарифмических частотных характеристик. Выполнить поверочный расчет переходного процесса системы по управляющему (или по возмущающему) воздействию.

Представить функциональную схему системы в двухпроводном исполнении. Показать пример принципиальной схемы одного из элементов системы (по согласованию с преподавателем)

Исходные данные:

Параметры рентгеновского прибора

1

Номинальное напряжение питания, кВ

100

2

Коэффициент передачи К_РП, Вт/В

2 10^-6

3

Передаточная функция

4

Постоянная времени Т_РП, сек.

2 10^-3

Параметры управляемого источника питания

1

Источник выполнен в виде выпрямителя с тиристорным управлением по схеме с умножением выпрямляемого напряжения

2

Выходное напряжение соответствует номинальному напряжению питания рентгеновского прибора

3

Номинальное входное (управляющее) напряжение, В

10

4

Передаточная функция

5

Постоянная времени К_УИ, сек.

0.15

Параметры датчика мощности излучения

1

Коэффициент передачи, В/Вт

25

2

Номинальное выходное напряжение, В

5

Показатели качества системы

1

Перерегулирование σ_max, %

30

2

Время регулирования t_p, сек.

<0.04

3

Статическая ошибка управления

0

Поверочный расчет

Рассчитать переходный процесс по возмущающему воздействию f_B(t) = f_B0 1(t), который вызывается скачком напряжения сети питания управляемого выпрямителя.

Передаточную функцию выпрямителя по возмущению принять в виде

2. Построение функциональной структурной схемы системы

Построим исходную систему автоматической стабилизации мощности излучения рентгеновского прибора, анализируя исходные данные. Система будет состоять из следующих блоков:

УУ – управляющее устройство

УИ – управляемый источник питания

РП – рентгеновский прибор

_

УИ

РП

ДМИ

УУ

f_B

ДМИ – датчик мощности излучения

f_B – возмущающее воздействие

3. Составление передаточных функций элементов системы

Запишем передаточные функции (ПФ) звеньев исходной системы в общем виде, подставив все заданные коэффициенты:

1. Передаточная функция управляющего устройства:

2. Передаточная функция управляемого источника питания:

3. Передаточная функция рентгеновского прибора:

4. Передаточная функция датчика мощности излучения:

4. Выбор порядка астатизма системы:

Примем υ=1, так как статическая ошибка управления по условию равна 0.

5. Составление исходной передаточной функции и построение

логарифмических АЧХ и ФЧХ для разомкнутого состояния системы

Для разомкнутой системы:

W_исх (s) = =

Графики логарифмических частотных характеристик изображены ниже на рис. 1

Показатели качества исходной системы (получены в программе CLASSIC):

Частота среза: 0.4986 рад/с

Запас по фазе: 85.6656 град

Частота пи: 57.7350 рад/с

Запас по модулю: 60.1150 дБ

6. Построение желаемой асимптотической ЛАЧХ разомкнутой системы по заданным показателям качества.

На основании заданных показателей качества по методу В. В. Солодовникова определяем:

Частота среза может принимать значения большие 282 рад/с, т. к. по условию t_p должно быть меньше значения 0.04 с

дБ

Передаточная функция желаемой ЛАЧХ имеет вид

где

Значения K, T₁,Т₂, T₃ подберем так, чтобы W_жел соответствовала требуемым показателям качества системы, полученным из диаграммы Солодовникова.

По построениям в программе CLASSIC получаем передаточную функцию следующего вида:

На основании полученных данных построим желаемую асимптотическую ЛАЧХ и ФЛЧХ характеристики, на этом же графике для наглядности изобразим исходные характеристики:

рис. 1

7. Коррекция исходной ЛАЧХ в соответствии с желаемой

Для того чтобы получить желаемые характеристики из исходных:

Таким образом для обеспечения необходимых показателей качества системы необходимо применить ПИД (пропорционально-интегрально-дифференциальный) закон управления и последовательную коррекцию.

Тогда передаточная функция управляющего устройства будет иметь вид:

Передаточная функция корректирующего устройства:

Тогда передаточная функция разомкнутой полученной системы:

Показатели качества полученной системы:

Частота среза: 487.1219 рад/с

Запас по фазе: 45.4536 град

Для замкнутой системы:

8. Построение ФЛЧХ скорректированной системы для разомкнутого состояния. Проверка по запретной зоне, отвечающей заданному качеству системы

ФЛЧХ скорректированной системы изображена на рис. 1, совпадает с желаемой ФЛЧХ. Из графика видно, что ФЛЧХ не заходит в запретную зону и практически удовлетворяет заданным показателям качества, рассчитанным по диаграмме Солодовникова.

9. Поверочный расчёт переходного процесса системы

Возмущающее воздействие по условию:

f_B(t) = f_B0 1(t), возьмем f_B0 = 3

В результате поверочного расчета в программе CLASSIC были получены следующие показатели качества при влиянии возмущения в виде ступенчатой функции:

Установившееся значение: 3.0000

Время регулирования: 0.0090 с.

Перерегулирование: 23.08%

Полученные показатели качества удовлетворяют требуемым.

График переходной функции h(t) скорректированной замкнутой системы:

10. Пример принципиальной схемы тиристорного выпрямителя и его системы управления

11. Представление схемы в двухпроводном исполнении, с учетом общего провода у электронных элементов

9