Дополнение к метод_указаниям к курсовой работе по ТАУ


МИНОБРНАУКИ РОССИИ
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Санкт-Петербургский государственныйэлектротехнический университет «ЛЭТИ» им. В. И. Ульянова (Ленина)»
(СПбГЭТУ "ЛЭТИ")
_____________________________________________________________
Кафедра систем автоматического управления
Второв В. Б.
ДОПОЛНЕНИЯ
к методическим указаниям к курсовой работепо дисциплине «Теория автоматического управления»
(Расчет следящей системы: Метод. указания к курс. работе по дисц. «Теория управления» / В. Б. Второв. СПбГЭТУ «ЛЭТИ», 2004)
Санкт-Петербург
2015
СОДЕРЖАНИЕ
Введение ....................................................................................................5
1. Методика выполнения и правила оформления курсовой работы ......7
2. Содержание контрольных точек ............................................................9
3. Рекомендации по выполнению первой контрольной точки ...............11
4. Рекомендации по выполнению второй контрольной точки ...............13
5. Рекомендации по выполнению третьей контрольной точки ..............13
6. Рекомендации по выполнению четвертой контрольной точки ...........15
7. Рекомендации по выполнению анализа точности системы ...............15
8. Требования к знаниям и умениям при защите курсовой работы ......17
Список литературы ...............................................................................18
Приложение 1. Образец титульного листа курсовой работы .................28
Приложение 2. Задание на курсовую работу ........................................... 29

1. Методика выполнения и правила оформления курсовой работы
1. Основные пояснения и методика выполнения КР приведены в методических указаниях (Расчет следящей системы. Автор: Второв В. Б. СПбГЭТУ "ЛЭТИ". 2004. Шифр библиотеки: З 965.8 Р24).
2. Чистовой экземпляр КР выполняется на листах формата А4 с полями (левое – шириной не менее 2,5–3 см). Не разрешается вставлять листы в "файлики" и затем подшивать. Не рекомендуется использовать толстые скоросшиватели.
3. КР пишется от руки. На принтере печатаются результаты компьютерного моделирования (графики, схемы в Simulink), а также титульный лист, задание (см. образцы в МУ - методических указаниях к КР) и, возможно, оглавление.
4. Строго обязательны пояснения в тексте: расшифровка всех используемых обозначений, объяснение и обоснование всех действий и способа их выполнения. Все рисунки должны быть пронумерованы и снабжены подрисуночными подписями; в тексте КР на рисунки должны быть сделаны ссылки.
5. Числа, являющиеся результатами вычислений, округляются, как правило, до трёх значащих цифр. Если первая значащая цифра – единица, то в числе надо оставить четыре значащих цифры. Каждое вычисление должно представлять собой цепочку равенств, в которой первой является вычисляемая величина, далее идет формула для ее определения, содержащая буквенные обозначения величин, после чего идет та же формула, но с подставленными числовыми значениями, и, наконец, результат вычисления по этой формуле с указанием размерности данной величины.
6. На титульном листе указывается расширенный номер варианта, состоящий из трёх позиций – см. пояснение на с. 6 методических указаний [1].
7. Для вычерчивания логарифмических частотных характеристик (ЛАХ) рекомендуется использовать остро заточенный карандаш твёрдости 2В–4В. Миллиметровка (обычная, не полулогарифмическая) не должна быть слишком яркой, линии на ней должны быть тонкими и чёткими. При черчении погрешность 0,5 мм считается уже большой. Обязательны следующие масштабы при изображении ЛАХ: по оси абсцисс – 1 декада = 50 мм, по оси ординат – 1 дБ = 1 мм.

2. Содержание контрольных точек
Для контроля процесса выполнения курсовой работы и обеспечения равномерности её выполнения назначаются четыре контрольные точки– согласно расписанию занятий (интервалы между контрольными точками – две недели).
Содержание контрольных точек:
1 контрольная точка (через две недели после выдачи задания). Анализ нескорректированной системы: структурная схема (в буквах и в числах); упрощение ПФ силовой части; расчёт добротности и коэффициента усиления предварительного усилителя (с разбиением на два усилителя); ПФ и ЛАХ нескорректированной системы. (Анализ устойчивости можно сделать позже.)
2 контрольная точка. Построение желаемой ЛАХ.
3 контрольная точка. Моделирование желаемой системы и сравнение её показателей качества динамики с заданными; построение ЛАХ обратной связи и её уточнение.
4 контрольная точка. Построение ЛАХ скорректированной системы и её моделирование.
Явка на контрольные точки строго обязательна, даже если студент не выполнил задания на данную контрольную точку. После первой контрольной точки назначаются день и время консультаций, явка на которые не обязательна.
Через две недели после четвертой контрольной точки – срок сдачи КР на льготных условиях (сдаётся готовая КР; замеченные ошибки разрешается исправить без снижения оценки).
На контрольной точке студенты предъявляют преподавателю все материалы, указанные выше. Важно, чтобы были показаны и расчеты, и графические построения, так как одно без другого теряет смысл.

3. Рекомендации по выполнению первой контрольной точки
Рекомендуется следующая методика построения асимптотической ЛАХ разомкнутой нескорректированной системы по её передаточной функции
Wнсp=DωpT0p+1(Tμp+1)1. Вычислить: а) L1=20lgDω (измеряется в децибелах – дБ);
б) Ω0=1T0 , рад/с; в) Ωμ=1Tμ , рад/с.
2. На миллиметровой бумаге изобразить систему декартовых координатных осей. По оси абсцисс откладывается круговая частота ω, рад/с, по оси ординат – значения ЛАХ Lнс(ω), дБ. Масштабы указаны ранее. Ось ординат проводится через точку с частотой 1 рад/с.
3. На оси абсцисс отметить точки (Ω0, 0) и (Ωμ, 0) и через них провести вертикальные штриховые линии. Указанные точки отстоят от точки с частотой 1 рад/с на расстояние (в миллиметрах) соответственно x0=50lgΩ0 и xμ=50lgΩμ.
4. Построить Lнс(ω) в следующем порядке (построение ведётся слева направо):
а) через точку 1, L1 провести до первой штриховой линии прямую с коэффициентом наклона –20 дБ/дек (такой коэффициент наклона имеет гипотенуза прямоугольного треугольника, у которого длина горизонтального катета равна 1 декаде, а высота вертикального катета, проведённого через левый конец горизонтального катета, равна 20 дБ);
б) далее на интервале частот Ω0, Ωμ построить участок с наклоном –40 дБ/дек;
в) после частоты Ωμ провести последний участок с наклоном –60 дБ/дек.
При упрощении ПФ силовой части иметь в виду, что ее большая и меньшая постоянные времени обозначаются соответственно T1 и T2.

4. Рекомендации по выполнению второй контрольной точки
При построении желаемой ЛАХ наиболее сложен вариант h. Для построения среднечастотной части ЛАХ рекомендуется воспользоваться методикой упрощенного построения (с. 17 методических указаний). Необходимо понимать, что низкочастотная часть ЛАХ и средне- и высокочастотная части строятся, по существу, независимо друг от друга, но затем необходимо выполнить их сопряжение в соответствии с рекомендациями, приведенными на с. 18.
5. Рекомендации по выполнению третьей контрольной точки
Ввиду некоторой неточности существующих методов синтеза желаемой ЛАХ необходимо с помощью компьютерного моделирования определить, в какой степени в системе, имеющей полученную желаемую ЛАХ, выдерживаются указанные в задании требования к точности и динамическим свойствам. Это имеет смысл еще и потому, что свойства скорректированной системы всегда будут несколько отличаться от свойств желаемой системы. Если впоследствии выяснится, что свойства скорректированной системы отличаются от требуемых, то важно знать, вызвано это недостатками коррекции или ошибками еще на этапе синтеза желаемой ЛАХ.
Для моделирования рекомендуется использовать Matlab/Simulink.
Подготовка к моделированию заключается в составлении структурной схемы следящей системы по желаемой ЛАХ системы. Удобно представить передаточную функцию разомкнутой системы как произведение передач вида , , . Здесь – добротность по скорости, = (i = 1, ... ,4). Обращаем внимание на то, что частоты ω1, ..., ω4 – это сопрягающие частоты окончательно сформированной желаемой ЛАХ ( в результате сопряжения низкочастотной и среднечастотной частей ЛАХ первоначальные значения этих частот могут затем измениться!)
В результате моделирования необходимо определить:
а) переходную характеристику системы и по ней – значения перерегулирования и времени регулирования (для варианта h – сравнить их с заданными);
б) (для варианта M) амплитудную частотную характеристику или ЛАХ замкнутой системы и по ней – показатель колебательности (сравнить с заданным значением);
в) частотную характеристику замкнутой системы по ошибке (входом надо назначить задающее воздействие, выходом – ошибку регулирования); используя ее, необходимо рассчитать максимальное значение ошибки при отработке гармонического (вариант А) или эквивалентного гармонического (вариант Б) входного воздействия, имеющего указанные в задании числовые характеристики; для этого надо воспользоваться теоремой, согласно которой установившаяся реакция на гармоническое воздействие есть гармоническая функция той же частоты но в общем случае другой амплитуды и с фазовым сдвигом относительно входной функции, причём , а .
При выполнении курсовой работы настоятельно рекомендуем использовать графический метод синтеза корректирующей обратной связи (параллельной коррекции), получивший наиболее широкое распространение.
При уточнении ЛАХ параллельного корректирующего устройства рекомендуем обеспечить значение запаса по фазе внутреннего контура 35–40º.

6. Рекомендации по выполнению четвертой контрольной точки
В методических указаниях приведены два способа построения ЛАХ скорректированной системы. Первый способ наиболее понятен учащимся, поскольку он точно соответствует структурной схеме скорректированной системы.
Второй способ проще (поскольку при его использовании надо выполнить меньше графических построений), однако он требует, как показывает практика, дополнительных пояснений. Надо понимать, что ЛАХ, полученная в п. 1 методики, соответствует некоторому воображаемому звену, которое, согласно п. 2 этой методики, необходимо мысленно охватить единичной отрицательной обратной связью и построить ЛАХ соответствующего замкнутого контура (используя изложенный в лекциях способ приближенного построения асимптотических ЛАХ параллельных соединений звеньев).
7. Рекомендации по выполнению анализа точности системы
У студентов вызывает трудность определение фактического значения добротности скорректированной системы. Для его вычисления удобно предварительно определить коэффициент передачи внутреннего контура (контура скорости). Тогда искомая добротность найдется как произведение общего коэффициента передачи неохваченной части системы и коэффициента передачи контура скорости.
При выполнении параграфа 8.1, пп. а и б методических указаний следует использовать формулу, выражающую установившуюся ошибку, возникающую при воспроизведении полиномиального (представимого функцией времени в виде степенного ряда) задающего воздействия, через это воздействие:
e∞(t) = c0g(t) + c1g'(t)/1! + c2g''(t)/2! + c3g'''(t)/3! + ...
Величины c0, c1, c2, ...,  называются коэффициентами ошибок. Для их нахождения удобно использовать следующую методику:
1. Определить передаточную функцию системы (замкнутой) по ошибке. Для упрощения выкладок рекомендуется использовать упрощенную ПФ разомкнутой системы (второго порядка), записав ее по низкочастотной части ЛАХ (проще – желаемой).
2. Разделить полином числителя найденной ПФ по ошибке на полином знаменателя («в столбик»). Важное замечание: оба полинома должны быть записаны в порядке возрастания показателей степени переменной р.
3. Сравнив полученный в результате деления ряд с выражением
c0 + c1р/1! + c2р2/2! + c3р3/3! + ...,
определить коэффициенты ошибок.
Примечание. В методических указаниях на с. 27 в последней строке допущена опечатка. Формулу следует читать так: .

8. Требования к знаниям и умениям при защите курсовой работы
После исправления замечаний преподавателя, сделанных при проверке курсовой работы, студент договаривается с преподавателем (комиссией) о защите КР. Для уменьшения числа занятий, отводимых на защиты, рекомендуется проводить защиту КР одновременно для нескольких студентов.
Требования к знаниям и умениям, которые студенты должны продемонстрировать для получения положительной оценки за курсовую работу, можно сформулировать следующим образом: студент должен уметь объяснить, что он сделал в КР, как он это сделал и почему он так делал. Необходимо уметь также объяснить значения терминов, используемых в работе, и смысл примененных методов. Студенту могут быть предложены краткие задания для проверки понимания тех или иных вопросов, касающихся методов расчета.
Список литературы
1. Расчет следящей системы: Методические указания к курсовой работе по дисциплине «Теория управления» / Сост. В. Б. Второв. СПб.: Изд-во СПбГЭТУ «ЛЭТИ», 2004. 32 с. (Лучше использовать новую редакцию 2017 года – файл "Второв МУ_к_КР - доп_эл_уч_мет_издания САУ 2017"; он будет предоставлен лектором, а также будет доступен через личный кабинет студента.)

Приложение 1. Образец титульного листа курсовой работы*)
Минобрнауки России
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение
высшего образования
«Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова Ленина)»
(СПбГЭТУ «ЛЭТИ»)
Кафедра систем автоматического управления
ДИНАМИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ СЛЕДЯЩЕЙ СИСТЕМЫ
Курсовая работа по дисциплине «Теория автоматического управления»
Вариант № ____
Оценка работы:
Руководитель:Студент(ка) гр. ______ :
_________________________________________
(ф.и.о.) (ф.и.о.)
_________________________________________
(подпись, дата) (подпись, дата)
Члены комиссии: _______________________________________________
(ф.и.о., подписи, дата)
Санкт-Петербург
2016
*) Здесь и далее: текст, выделенный красным шрифтом, не печатать
Приложение 2. Задание на курсовую работу
Группа ________ Курс ___ Студент(ка) ________________________
(ф.и.о.)
Руководитель______________________
(ф.и.о.)
1. Тема работы: Динамический расчет следящей системы
2. Исходные данные ___________________________________________
_________________________________________________________________
(в соответствии с вариантом задания)
3. Содержание курсовой работы и перечень графического материала:
1) структурная схема исходной системы и анализ ее динамических свойств;
2) построение желаемой ЛАХ; анализ желаемой системы на ЭВМ;
3) синтез корректирующего устройства (устройств); разработка принципиальной схемы корректирующего звена (звеньев);
4) исследование динамических свойств скорректированной системы и сравнение с требованиями, указанными в исходных данных; оценка грубости системы;
5) анализ точности системы при типовых входных воздействиях;
6) структурная схема скорректированной системы и ее компьютерный вариант; графики ЛАХ, иллюстрирующие синтез; асимптотические и точные ЛЧХ скорректированной системы; переходная характеристика системы (с номинальными и возмущенными значениями параметров); полная принципиальная электрическая схема системы.
4. Дата выдачи задания _______________
Даты контрольных точек ______________________________
Дата сдачи работы _________________
Дата защиты ________________
Руководитель _________________
(подпись)
Студент(ка) __________________
(подпись)

Приложенные файлы

  • docx 4425037
    Размер файла: 54 kB Загрузок: 0

Добавить комментарий