Разработка системы автоматического управления наведением наземных пусковых установок ЗРК "Круг"

Параметры регулируемой системы, передаточная и амплитудно-частотная функция, график переходного процесса. Построение логарифмической характеристики системы автоматического управления. Синтез параллельного корректирующего звена и программного устройства.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

1. Техническое задание

2. Расчет устойчивости системы

3. Построение логарифмической характеристик САУ

3.1 Построение ЛАЧХ и ЛФЧХ САУ

3.2 Построение желаемой ЛАЧХ и ЛФЧХ

4. Синтез корректирующих звеньев

4.1 Синтез параллельного корректирующего звена

4.2 Синтез программного корректирующего устройства

4.3 Выбор корректирующего устройства

Заключение

Список использованной литературы

ВВЕДЕНИЕ

Целью курсового проекта является разработка системы автоматического управления наведением наземных пусковых установок ЗРК «Круг».

Эпоха боевой электроники уже наступила. В высокотехнологичных войнах XXI века ударной силой станут роботизированные комплексы.

Уже во Второй мировой войне для своевременного обнаружения самолетов противника и наведения на них зенитной артиллерии начали применяться новые средства - радиолокационные станции (РЛС), что сразу же позволило резко повысить эффективность поражения самолетов противника. Это вынудило искать средства нейтрализации РЛС, что привело к разработке и производству самолетных станций помех, а также аппаратуры постановки так называемых пассивных помех в виде выброса металлизированных лент-диполей, которые "ослепляли" экраны РЛС, нарушая их нормальную работу.

Однако радикальное противостояние между авиацией и средствами ПВО возникло с появлением зенитно-ракетных средств и комплексов, как стационарных, так и подвижных, способных действовать и прикрывать не только важные государственные и военные объекты, но и группировки войск. Резко возросли зоны поражения (высота и дальность стрельбы), а главное - эффективность поражения целей. Для наведения (самонаведения) ракет на самолеты противника стали использоваться не только РЛС широкого спектра частот, но и ракеты с инфракрасными (тепловыми) головками самонаведения.

1. ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ

Зенитный ракетный комплекс "КРУГ" предназначен для противовоздушной обороны войсковых группировок и объектов. Он способен поражать самолеты армейской, тактической и стратегической авиации, вертолеты огневой поддержки, крылатые ракеты и дистанционные пилотируемые летательные аппараты, летящие на малых и средних высотах со скоростью до 600 м/с.

Необходимо разработать систему автоматического управления, позволяющая осуществлять наведение наземных пусковых установок ЗРК «Круг». Структурная схема данной системы приведена на рисунке 1.

Размещено на

Рисунок 1 - Структурная схема САУ наведения ЗРК «Круг».

В состав САУ входят следующие основные устройства:

- микропроцессорная система (МПС);

- усилитель напряжения (У);

- двигатель постоянного тока (Дв);

- редуктор (Р);

- датчик обратной связи (Д) - тахогенератор;

Работает система следующим образом.

Значение переменной со-стояния объекта с помощью -датчика угла поворота вводится в микроконтроллер, сравнивается с заданным зна-чением. Микроконтроллер в соответствии с алгоритмом управления формирует переменное управление U, которое через усилитель (предназначен для преобразования маломощного сигнала управления с МК до необходимого уровня) воздей-ствует на скорость вращения двига-теля и через редуктор скорость вращения платформы.

Параметры регулируемой системы:

- скорость вращения в нагрузке ЩН = 22 с-1;

- ускорение в нагрузке еН =2,1 с-2;

- скорость ускорения в нагрузке gH =0,9 с-3;

- момент инерции нагрузки JН = 6,3 кг?м2;

- вращающий момент в нагрузке MН = 8103 Н?м;

- максимальный интервал обновления данных (период дискретности)

T0 = 1 сек;

- масса платформы m=320 кг.

- скорость поворота платформы, град./с 36

Требования к проектируемому регулятору:

Время регулирования tp 0.5 c;

Колебательность М 1,2;

Перерегулирование 20 %;

Максимально допустимое отклонение регулируемой величины в установившемся режиме 4%;

2. РАСЧЕТ УСТОЙЧИВОСТИ СИСТЕМЫ

Подставим найденные передаточные функции в структурную схему системы (рисунок 4).

Размещено на

Рисунок 4 - Структурная схема САУ наведения ЗРК «Круг».

Передаточная функция замкнутой системы:

(24)

Построим переходный процесс САУ. Для этого проведем обратное преобразование Лапласа от передаточной функции САУ.

(25)

Т.е. , (26)

График переходного процесса приведен на рисунке 5

Рисунок 5 - График переходного процесса САУ

По полученному переходному процессу определим показатели качества САР:

Установившееся значение hуст=4.55

Тогда 5% интервал отклонения от установившегося значения будет соответствовать следующей величине.

Перерегулирование

(27)

3) Время переходного процесса tп=3 с.

Время нарастания регулируемой величины tн=5,7 c.

5) Время первого согласования (время, когда регулируемая величина в первый раз достигает своего установившегося значения) t1=5,7 c.

Период колебаний Т=?.

Частота колебаний .

Колебательность (число колебаний за время колебательного процесса) n=0.

Декремент затухания .

Определим косвенные оценки качества. Для этого построим амплитудно-частотную характеристику (рисунок 6).

Рисунок 6 - амплитудно-частотная функция САУ

1) Резонансная частота (частота при которой АЧХ достигает своего максимального значения) щР=0

2) Показатель колебательности . (29)

3) Частота среза - частота, при которой АЧХ достигает значения, равного 1. Следовательно ср=4.

Проверим устойчивость САУ по критерию Шур-Кона.

Для того, чтобы импульсная САУ была устойчива, необходимо и достаточно, чтобы определители Шур-Кона с четным индексом были положительны, а с нечетным - отрицательны.

Проведем z-преобразование передаточной функции САУ.

(30)

Для этого разложим передаточную функцию замкнутой системы на элементарные дроби:

Для каждой дроби запишем соответствующие z-преобразования, получим:

(31

их сумму умножим на , и после подстановки времени дискретизации Т=1 с и упрощений получим следующий вид передаточной функции:

(32)

Таким образом, получили характеристическое уравнение в z - форме вида:

Или (33)

Составим определители Шур-Кона

Так как нечетный определитель отрицателен, а четный со знаком плюс, следовательно, система является устойчивой.

3. ПОСТРОЕНИЕ ЛОГАРИФМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК САУ

3.1 Построение ЛАЧХ и ФЧХ САУ

Для дальнейшего исследования, передаточную функцию разомкнутой системы подвергаем z - преобразованию.

Передаточная функция разомкнутой системы имеет вид:

Wр(p) = (34

Запишем для каждой дроби соответствующее z-преобразование и умножим на при Т=1,2 с, получим:

(35)

Заменим z на выражение от псевдочастоты : z=, где , получим:

Упростив выражение, получим:

(36)

Определим точки излома ЛАЧХ.

, (37)

где Т1=0,5 , ;

, (38)

где Т2=0,43 , ;

20lg(0.94)= -0.53 дБ - ордината начальной точки ЛАЧХ.

Полученная ЛАЧХ приведена на рисунке 7

Рисунок 7 - ЛАЧХ разомкнутой системы

Построение ЛФЧХ производят по выражению:

ЛФЧХ разомкнутой системы приведена на рисунке 8.

Рисунок 8 - ЛФЧХ разомкнутой системы управления

3.2 Построение желаемой ЛАЧХ

Желаемой называют асимптотическую ЛАЧХ разомкнутой системы, имеющей желаемые (требуемые) статические и динамические свойства. ЖЛАЧХ состоит из трех основных асимптот: низкочастотной, среднечастотной и высокочастотной. Среднечастотная асимптота ЛАЧХ разомкнутой системы и ее сопряжение с низкочастотной определяют динамические свойства системы - устойчивость и показатели качества переходной характеристики.

Поскольку в исходной САУ присутствует дискретное устройство, построение желаемой ЛАЧХ (ЖЛАЧХ) ведется методом запретных зон.

Построение ЖЛАЧХ начинаем с построения запретной зоны, геометрия которой определяется положением рабочей точки.

Частота рабочей точки определяется выражением.

lg(0.43)= -0.4( с...