Система автоматической стабилизации мощности излучения рентгеновского прибора

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:	3

	2. Построение функциональной структурной схемы системы	3

	3. Составление передаточных функций элементов системы	4

	4. Выбор порядка астатизма системы:	4

	5. Составление исходной передаточной функции и построение	4

	логарифмических АЧХ и ФЧХ для разомкнутого состояния системы	4

	6. Построение желаемой асимптотической ЛАЧХ разомкнутой системы по заданным показателям качества.	5

	7. Коррекция исходной ЛАЧХ в соответствии с желаемой	6

	8. Построение ФЛЧХ скорректированной системы для разомкнутого состояния. Проверка по запретной зоне, отвечающей заданному качеству системы	7

	9. Поверочный расчёт переходного процесса системы	7

	10. Пример принципиальной схемы тиристорного выпрямителя и его системы управления	8

	11. Представление схемы в двухпроводном исполнении, с учетом общего провода у электронных элементов	8

 

































































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 КРП, Вт/В

2 10-6

3

Передаточная функция 



4

Постоянная времени ТРП, 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 КУИ, сек.

0.15



Параметры датчика мощности излучения



1

Коэффициент передачи, В/Вт

25

2

Номинальное выходное напряжение, В

5



Показатели качества системы



1

Перерегулирование σmax, %

30

2

Время регулирования tp, сек.

<0.04

3

Статическая ошибка управления

0



Поверочный расчет





Рассчитать переходный процесс по возмущающему воздействию fB(t) = fB0 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

fBДМИ – датчик мощности излучения

fB – 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:

Wисх (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 tp должно быть меньше значения 0.04 с



дБ



Передаточная функция желаемой ЛАЧХ имеет вид 

 



где 

Значения K, T1,Т2, T3 подберем так, чтобы Wжел 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:

fB(t) = fB0 1(t),  возьмем fB0 = 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















                                                                                                                                                                                      













1