Характеристика получения передаточной функции объекта управления. Основной расчет границы устойчивости замкнутой системы. Определение настроек ПИ- и ПИД-регуляторов методом незатухающих колебаний. Особенность использования формулы Циглера-Никольса.
Автоматизация технологических объектов управления (ТОУ) связана с комплексным испытанием создаваемых автоматических систем регулирования и управления. Такие имитаторы позволяют воспроизводить достаточно широкий спектр динамических режимов реального времени и допускают сопряжение с серийными техническими средствами контроля и автоматизации, в частности с датчиками, преобразователями вида сигналов, приборами, регуляторами, управляющими ЭВМ.Аппроксимирующую передаточную функцию находят в виде модели апериодического звена второго или выше порядка с запаздыванием: где - коэффициент усиления объекта; - постоянные времени, с; n - число, определяющее порядок модели; - время «чистого» запаздывания, с. Метод аппроксимации переходных характеристик объектов с самовыравниванием «по трем точкам» предполагает совпадение исходной h(t) и аппроксимирующей функций ha(t) в трех точках: начальной (при t = 0), конечной (при t = ?) и точке перегиба h(ТП) (), причем наклон касательных в точке перегиба обеих функций должен быть одинаковым [2]. Таким образом, критерий приближения можно записать в следующем виде: Одним из факторов, влияющих на погрешность аппроксимации, является правильность определения точки перегиба, поэтому несоответствие полученной погрешности заданной ведет за собой выбор другой точки и повторение расчета. Для определения производной переходной характеристики h(t) в точке, где эта характеристика имеет максимальный наклон, проводится касательная и определяется длина отрезка , заключенного между точками пересечения этой касательной с осью абсцисс и линией установившегося значения характеристики h(?). Для нахождения запишем уравнение касательной y(t) в виде уравнения прямой, проходящей через точку перегиба, определим точки ее пересечения с осью абсцисс (t1) и с линией установившегося значения (t2): Для определения параметров аппроксимирующей передаточной функции Wa(s) воспользуемся номограммой (рисунок 2): на оси b отложим полученное значение и проведем горизонтальную прямую до пересечения с жирной линией (b) с обозначением n=1 и отмечаем точку пересечения;Согласно критерия Найквиста, замкнутая система будет находиться на границе устойчивости, если АФХ разомкнутой системы проходит через критическую точку с координатами (-1,0), при этом в цепи обратной связи рассматривается только пропорциональная составляющая регулятора. Расчет критической настройки регулятора, когда система будет на колебательной границе устойчивости, т.е. нахождение критической настройки и критической частоты , идет из основного уравнения Для объекта с общей передаточной функцией (8) и пропорционального (П) регулятора имеем: передаточный устойчивость регулятор колебаниеРасчет проходит в два этапа: 1. Рабочие настройки ПИ-регулятора определяют по следующим формулам Циглера-Никольса: , где kp - коэффициент усиления регулятора, Ти - время интегрирования, с. Настройки ПИД-регулятора определяются по формулам: , где Тд - время дифференцирования, с. После подстановки (12) в (15) и (16) имеем следующие настройки для регуляторов: ПИ -, 1/с; Построим переходные процессы в замкнутой системе для объекта (8) с полученными передаточными функциями (17) и (18), используя (14) (рисунки 5,6).Полученная передаточная функция звена позволила записать общую передаточную функцию объекта, определить границу устойчивости замкнутой системы с П-регулятором и рассчитать настройки ПИ-и ПИД-регуляторов методом незатухающих колебаний. Анализ переходных процессов для замкнутых систем с ПИ-и ПИД-регуляторами при рассчитанных настройках показал, что на практике можно применить для регулирования объектом только ПИ-регулятор, обеспечивающий «мягкое» регулирование, т.к.
План
Содержание
Введение
1. Получение передаточной функции объекта управления
2. Расчет границы устойчивости замкнутой системы
3. Определение настроек ПИ- и ПИД-регуляторов методом незатухающих колебаний
Заключение
Список использованных источников
Приложения
Введение
Автоматизация технологических объектов управления (ТОУ) связана с комплексным испытанием создаваемых автоматических систем регулирования и управления. В большинстве случаев такие испытания проводят в лабораторных условиях, используя при этом вновь разработанные и серийные технические средства автоматизации, а вместо ТОУ - некоторые имитаторы динамических (переходных) режимов его функционирования. Такие имитаторы позволяют воспроизводить достаточно широкий спектр динамических режимов реального времени и допускают сопряжение с серийными техническими средствами контроля и автоматизации, в частности с датчиками, преобразователями вида сигналов, приборами, регуляторами, управляющими ЭВМ.
Целью параметрической оптимизации автоматических систем регулирования (АСР) является получение оптимальных параметров настройки регуляторов. Под оптимальными настройками регулятора понимают настройки, которые обеспечивают для заданного объекта оптимальный процесс регулирования, то есть процесс, удовлетворяющий выбранным критериям качества. Обеспечение оптимальности всех существующих критериев качества одновременно невозможно. Использование для оптимизации лишь одного критерия приводит к неопределенности характера процесса регулирования. Поэтому при параметрической оптимизации АСР используют два критерия: для одного добиваются оптимальности (минимум, максимум), а для другого вводят ограничения в виде неравенств и требуют их выполнения [1].
Вывод
В работе была проведена аппроксимация переходной характеристики, заданной таблично, методом «трех точек» с целью получения передаточной функции звена, входящего в состав объекта. Погрешность вычислений при этом не превысила заданную.
Полученная передаточная функция звена позволила записать общую передаточную функцию объекта, определить границу устойчивости замкнутой системы с П-регулятором и рассчитать настройки ПИ- и ПИД-регуляторов методом незатухающих колебаний.
Анализ переходных процессов для замкнутых систем с ПИ- и ПИД-регуляторами при рассчитанных настройках показал, что на практике можно применить для регулирования объектом только ПИ-регулятор, обеспечивающий «мягкое» регулирование, т.к. настройки ПИД-регулятора не обеспечивают устойчивый процесс регулирования. Для применения ПИД-регулятора в данной АСР необходимо провести расчет его настроек более точными методами.
Список литературы
1. Клюев А.С. Наладка средств автоматизации и автоматических систем регулирования: Справочное пособие. - М.: Энергия, 1989.
2. Попов А.А. Параметрическая оптимизация линейной автоматической системы регулирования: Часть 1: Экспериментальное получение и обработка переходных характеристик объектов управления. Методические указания к лабораторной работе. Н.Новгород, 2011.
3. Попов А.А. Параметрическая оптимизация линейной автоматической системы регулирования: Часть 2: Расчет оптимальных настроек промышленного регулятора в замкнутой системе автоматического регулирования. Методические указания к лабораторной работе. Н.Новгород, 2011.
4. Лекции по курсу ТАУ.
Вы можете ЗАГРУЗИТЬ и ПОВЫСИТЬ уникальность своей работы
