расчет параметров регулятора сау
Расчет регулятора одноконтурной САУ
Идентификация объекта управления, воздействие на него тестового сигнала в виде ступенчатого изменения, получение разгонной характеристики. Расчет и оптимизация настроек непрерывного регулятора. Анализ замкнутой системы, состоящей из объекта и регулятора.
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ
ОДЕССКАЯ НАЦИОНАЛЬНАЯ МОРСКАЯ АКАДЕМИЯ
«Расчет регулятора одноконтурной САУ«
Часть I. Идентификация объекта управления
Заданный ОУ (рис.1.1) подвергаем воздействию тестового сигнала в виде ступенчатого изменения, и получаем разгонную характеристику:
Процедура уточненной аппроксимации ОУ, представленного соединением идеального интегрирующего звена и звена ИТЗ:
Проверка точности идентификации (рис.2.1):
График (рис.2.2) уточненной аппроксимации точно совпадает с графиком приближенной аппроксимации и разгонной характеристикой объекта, что свидетельствует о правильном расчете;
Часть II. Расчет и оптимизация настроек непрерывного регулятора
Передаточная функция регулятора будет записываться в виде следующего выражения для ПИ-регулятора:
Расчет настроек ПИД-регулятора частотным методом. Задача найти настройки, соответствующие min I2 при заданном:
Часть III. Анализ процессов в замкнутой САР
Построение линии Д-разбиения, разделяющей устойчивый объект по модели (уточненной) и найденной на объекте:
Исследуем данную систему на робастность. Для этого построим диаграмму Боде и найдем запасы устойчивости системы для проверки робастности системы. Листинг Matlab документа имеет вид:
>> T=38.93; T1=3.862; T2=3.865; tau=3.531;% параметры передаточной функции ОУ
>> kp=6.629; Ti=27.158; Td=5.432;% Параметры ПИД-регулятора
>> s=tf (‘s’); Wob=exp (-tau*s) / (T*s* (T1*s+1) * (T2*s+1));% передаточная функция ОУ
>>Wreg=kp* (1+1/ (Ti*s) +Td*s);% передаточная функция регулятора
>>Wraz=Wreg*Wob;% передаточная функция разомкнутой системы
>> om=logspace (-3,0,100);% Задание диапазона и числа точек изменения частоты
S-модель исследования процессов в замкнутой САР.
Переходной процесс в замкнутой системе, с регулятором настроенным частотным методом:
Переходной процесс в замкнутой системе, с регулятором настроенным инженерным методом:
Величина квадратичного ИКК, произведенная инженерным методом, оказывается ниже, чем аналогичная у регулятора с настройками частотным методом. Это связано с тем, что настройки уточненным (частотным) способом удовлетворяют дополнительному требованию по величине колебательности в переходном процессе.
Расчет настроек переоборудованного цифрового регулятора:
Для построения дискретной модели ПИ-регулятора используется преобразование Тастина:
соответствующее интегрированию по методу трапеций.
Период квантования сигнала:
Для реализации замены регулятора используем возможности пакетов компьютерной математики. Так, в частности, листинг команд в пакете Matlab будет иметь вид:
Ti=27.158; kp=6.629; Td=5.432;
W1d=c2d (tf ([Td 1],1),T,’tustin’); W2d=c2d (tf (1, [Ti 0]),T,’zoh’);
Ti=27.158; kp=6.629; Td=5.432;
W1d=c2d (tf ([Td 1],1),T,’tustin’); W2d=c2d (tf (1, [Ti 0]),T,’zoh’);
Ti=27.158; kp=6.629; Td=5.432;
W1d=c2d (tf ([Td 1],1),T,’tustin’); W2d=c2d (tf (1, [Ti 0]),T,’zoh’);
Изучение влияния насыщения
Вид переходного процесса при окончательном значении выходного уровня 0.1
Вид переходного процесса при окончательном значении выходного уровня 0.4
Вид переходного процесса при окончательном значении выходного уровня 1.5
При значении выходного уровня больше 1.5, вид переходного процесса не изменяется.
S-модель замкнутой САР с цифровым и аналоговым регуляторами:
График переходного процесса в замкнутой САР:
Переходные процессы в САР (рис.3.3) с цифровым и аналоговым регуляторами.
Исследуем, как изменится качество переходного процесса при изменении времени квантования САР:
При уменьшении времени квантования уменьшается колебательность процесса, длительность процесса, а также динамический заброс. При увеличении времени квантования процесс становится затянутым, увеличивается длительность процесса. При сильном увеличении времени квантования процесс становится неустойчивым.
В курсовой работе необходимо было по заданному объекту с неизвестными параметрами выполнить его идентификацию, аппроксимацию и рассчитать для него регулятор различными методами. Аппроксимация выполнялась двумя методами: инженерным и уточненным. Инженерный метод позволил достаточно приближенно определить параметры объекта в отличии от уточненного метода, однако при этом не требуется сложных расчетов. Далее выполнялся расчет настроек непрерывного ПИД-регулятора с помощью инженерного (эмпирический метод Циглера-Никольса) и частотного методов. Расчет цифрового регулятора позволил определить, что качество переходного процесса в системе с цифровым регулятором несколько хуже. Однако у цифрового регулятора есть свои преимущества: его легче реализовать и повышая степень дискретизации можно добиться требуемого качества процесса.
1. Теория автоматического управления Ч. II. Теория нелинейных и специальных систем автоматического управления. Под ред. А.А. Воронова. Учеб. пособие для вузов. М., Высш. школа, 1977, 288с.
2. Методические указания по выполнению курсовой работы по дисциплине «Теория автоматического управления». Составил Поповский А.Ю.
Подобные документы
Расчёт настроек ПИ-регулятора в контуре регулирования температуры. Схема одноконтурной системы управления. Настройки, обеспечивающие для заданного объекта процесс регулирования, удовлетворяющий данным критериям качества. Передаточная функция регулятора.
контрольная работа [2,0 M], добавлен 01.06.2015
Идентификация объекта методом последовательного логарифмирования, методом моментов и наименьших квадратов. Идентификация в среде Matlab. Расчет параметров настроек типовых регуляторов для детерминированных типовых сигналов, оптимального регулятора.
курсовая работа [2,8 M], добавлен 22.11.2012
Знакомство с этапами расчета настроек типовых регуляторов в одноконтурной автоматической системе реагирования. Особенности выбора типа промышленного регулятора. Способы построения области устойчивости в плоскости настроечных параметров регулятора.
дипломная работа [1,9 M], добавлен 17.06.2013
Параметрический синтез САР простейшей структуры на основе инженерных методик по моделям объекта 1-го порядка (без использования процедуры оптимизации). Расчет параметров регулятора по инженерным методикам для определения начальных настроек регулятора.
лабораторная работа [898,1 K], добавлен 15.05.2015
Расчет оптимальных настроек непрерывного ПИ-регулятора методом теории дискретных систем. Получение разностного уравнения объекта регулирования и построение временных характеристик в аналоговой и дискретной форме. Модель системы управления в среде MATLAB.
курсовая работа [1,8 M], добавлен 09.01.2015
Выбор регулятора для объекта управления с заданной передаточной функцией. Анализ объекта управления и системы автоматического регулирования. Оценка переходной и импульсной функций объекта управления. Принципиальные схемы регулятора и устройства сравнения.
курсовая работа [2,5 M], добавлен 03.09.2012
Расчет параметров настройки ПИ-регулятора для объекта второго порядка. Аналитический расчет и реализация программы в среде MatLab, которая определяет параметры регулятора и переходного процесса. Критерии качества переходного процесса замкнутой системы.
лабораторная работа [118,7 K], добавлен 29.09.2016
Определение и расчет типового регулятора ПИ, ПИД, минимизируещего интегральный квадратичный критерий при заданном ограничении. Расчет области устойчивости в плоскости настроечных параметров регулятора. Определение, расчет и постройка АФХ разомкнутой АСР.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 23.01.2012
Расчет и моделирование системы автоматического управления. Дискретная передаточная функция объекта с учетом заданных параметров. Вычисление основных параметров цифрового регулятора. Уравнение разницы регулятора. Результаты моделирования системы.
лабораторная работа [69,9 K], добавлен 18.06.2015
Проектирование цифрового регулятора для построения электропривода с фазовой синхронизацией, работающего в области низких частот вращения. Основные функции цифрового регулятора. Структура и расчет параметров регулятора и системы управления электропривода.
дипломная работа [3,6 M], добавлен 02.01.2011
(с)
, с
,
