Курсовая работа: Система автоматической стабилизации мощности излучения рентгеновского прибора

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_B ₀ 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

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_B ₀ 1(t), возьмем f_B ₀ = 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

Курсовая работа: Система автоматической стабилизации мощности излучения рентгеновского прибора

Параметры управляемого источника питания

Параметры датчика мощности излучения

Поверочный расчет