Методические указания к лаб. работе №3 по ТАУм

Федеральное агентство связи
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего образования
«Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики»
_____________________________________________________________________________
Кафедра радиоэлектронных систем
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
к лабораторной работе №3
«Исследование показателей устойчивости замкнутых САУ»
по учебной дисциплине
«Теория автоматического управления»
Для магистрантов направления подготовки:
Управление в технических системах
Составил:
Профессор кафедры РЭС ПГУТИ Тяжев А.И.
Лабораторная работа №3
«Исследование показателей устойчивости замкнутых САУ»
Цель работы
Необходимо в рассчитанной в лабораторной работе №1 системе
автоматического управления (САУ) рассчитать запасы устойчивости по
усилению, по фазе и определить фактический показатель колебательности
САУ Мф.
Структурная схема САУ:
РПУ – радиоприемное устройство, ФД – фазовый детектор,
КЗ – первое корректирующее звено, УМ – усилитель мощности,
ЭД – электродвигатель, А – антенна, МОС – местная обратная связь,
выполняющая роль второго корректирующего звена,
x   ц - азимут цели (объекта), у   а - азимут антенны, е  х  у - ошибка
слежения.
Исходные данные для расчета:
1. Передаточные функции и параметры звеньев исходной части САУ:
WРПУ 
k РПУ
,
1  рТ РПУ
WУМ 
WФД 
k ФД
1  рТ ФД
,
k ЭДА
kУМ
, WЭДА 
,
р (1  рТ ЭДА )
1  рТ УМ
k РПУ  k ФД  5 мВ ,
kУМ  100 ,
k ЭДА  8
1
,
сВ
Т РПУ  Т ФД  Т УМ  5 мс ,
Т ЭДА  12 мс  0.2 мс  N1  0.2 мс  N 0
Значения параметров корректирующих звеньев: коэффициент усиления kкз
и постоянные времени T1 и Т2 берутся из расчетов работы №1.
Литература
1. Тяжев А.И. Теория автоматического управления. Учебник. Самара:
ПГУТИ, 2016.-164с.
2. Тяжев А.И. Конспект лекций по дисциплине «Теория
автоматического управления».
3. Душин С.Е., Зотов Н.С., Имаев Д.Х. и др. Теория автоматического
управления: Учебник для вузов/Под ред. В.Б. Яковлева.- М.: Высшая школа,
2009. - 567с.
Контрольные вопросы
1. Сформулируйте с помощью годографа ККП разомкнутой САУ
критерий устойчивости Найквиста.
2. Нарисуйте графики АЧХ разомкнутой и замкнутой САУ, укажите на
них частоту среза, полосу пропускания и резонансную частоту.
3. Что такое частота среза,
критическая частота и показатель
колебательности?
4. Покажите на годографе ККП разомкнутой САУ точки,
соответствующие частоте среза и критической частоте.
5. Дайте определение запасов устойчивости по усилению и по фазе.
6. Как в работе был определен запас устойчивости по усилению?
7. Как в работе был определен запас устойчивости по фазе?
8. Как в работе был определен показатель колебательности?
Оборудование и ПО для выполнения работы
1. Персональный компьютер с программным обеспечением, позволяющим
выполнить расчеты и исследования в соответствии с заданием.
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
Необходимо по литературе (указанной в списке и по другой достопной в
библиотеках или в сети Интернет) изучить теорию, характеристики и области
применения следящих систем автоматического управления (САУ), а затем
приступить к выполнению задания по работе.
Порядок выполнения работы
1. Фактические запасы устойчивости по усилению и фазе определяются с
помощью графиков ЛАЧХ и ЛФЧХ разомкнутой САУ, построенных с
помощью ЭВМ по формулам:
- график ЛАЧХ







 p    20 lg K  20 lg   20 lg 1  T2   20 lg 1  T1   30 lg 1  TРПУ   10 lg 1  TЭДА 
  


интегратор
2
2
2
РПУ ,ФД ,УМ , 2 КЗ
ЭД
- график ЛФЧХ
 p    

2

интегратор
 2arctg T2   2arctg T1   3arctg TРПУ   arctg TЭДА 
 
 
 

2 КЗ
РПУ ,ФД ,УМ
ЭД
Графики ЛАЧХ и ЛФЧХ можно построить также с использованием
программы Samsim.
Запас устойчивости по усилению определяется по формуле:
 дБ   p  КР  , где критическая частота  кр определяется по графику
ЛФЧХ из условия:  р ( кр )   .
Запас устойчивости по фазе определяется по формуле:
     р ( ср ) , где частота среза  ср определяется по графику ЛАЧХ
из условия  р ( ср )  0 .
Фактический показатель колебательности системы определяется по
формуле:
M 
1
sin  
СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА
Отчет должен содержать:
- структурную схему САУ,
- исходные данные для расчета с учетом значений предпоследней N1 и
последней N 0 цифр зачетной книжки студента,
- формулы для расчета ЛАЧХ и ЛФЧХ разомкнутой САУ,
- графики ЛАЧХ и ЛФЧХ разомкнутой САУ, построенные с помощью
программы Samsim,
- значения запасов устойчивости по усилению  дБ   p  КР  , по фазе
     р ( ср ) и показателя колебательности САУ M 
1
.
sin  