Проектирование системы автоматического регулирования - Контрольная работа

Напряжение генератора U измеряется трансформатором TV1 и выпрямителем V1…V6 преобразуется в напряжение U3. Напряжение U3 подается на вход системы встречно задающему напряжению Uo. При уменьшении напряжения U3 разность DU возрастает, что приводит к увеличению напряжения возбуждения Uв генератора и к восстановлению его напряжения U до заданного значения. При увеличении напряжения Uв разность DU уменьшается, что вызывает снижение напряжения возбуждения генератора, а следовательно, и его напряжения U до требуемого значения. Влияние возмущения (тока нагрузки I) на напряжение U, приводит к обратному эффекту: при росте значения тока нагрузки I напряжение U уменьшается, а при снижении тока I напряжение U увеличивается.Следовательно, он будет иметь передаточные функции по каждому каналу: по регулирующему Wp(p) и по возмущающему воздействию WB(p). Передаточную функцию объекта регулирования по регулирующему воздействию Wp(p), руководствуясь принципом суперпозиции, определим на основе (1) при I=0. Аналогично найдем передаточную функцию объекта регулирования по возмущающему воздействию WB(p), приняв UB=0: ; С учетом передаточных функций (7 и 8), структурную схему объекта регулирования можно представить в виде, показанном на рис.8. Передаточные функции остальных элементов САР, определенные аналогично на основе уравнений (2), (3), (4), (5), (6), имеют следующий вид: исполнительного органа ; (9) усилительного органа 2 ; (10) усилительного органа 1 ; (11) воспринимающего органа ; (12) преобразующего органа .Моделирование САР выполним в среде программного комплекса «Моделирование в технических устройствах (ПК «МВТУ») /6, 7/, в котором используется метод структурного моделирования, базирующийся на математических моделях САР в виде их структурных схем. 9) составляем структурную схему моделирования (рис.10), заменяя звенья САР соответствующими блоками из общетехнической библиотеки ПК “МВТУ” . Для формирования задающего воздействия U0 воспользуемся блоком «Константа», а для создания возмущающего воздействия I используем блок «Ступенчатое воздействие» /6 приложение А/. исходя из наименьшей постоянной времени Т2 = 0,15 с, принимаем первоначальные значения шага интегрирования: максимального 0,015 с, минимального 0,00016 с; При оценке качества процесса регулирования будем исходить из следующих требований, предъявляемых к замкнутым САР в статическом и динамическом режиме: - статическая ошибка DUCT ? 315 В;Структурная схема принятого для коррекции САР типового ПИД-закона регулирования показана на рис. 13, параметры кп, кд и ки которого являются варьируемыми (настраиваемыми). Рациональные значения данных параметров определим с помощью эмпирического метода Циглера-Никольса /5, 7/.Структурная схема скорректированной САР, составленная на основе схем, показанных на рис. 13 имеет вид, приведенный на рис. Схемное окно ПК «МВТУ» с введенной структурной схемой моделирования скорректированной САР (рис. Их параметры, определены с помощью метода Циглера-Никольса, приведены в таблице Параметры остальных блоков структурной схемы (рис.

Содержание

1. Исходные данные для моделирования САР

1.1 Описание САР и ее функциональная схема

1.2 Передаточные функции объекта регулирования, элементов САР и структурная схема системы

2. Определение параметров типового закона регулирования

2.1 Моделирование исходного варианта САР

2.2 Расчет параметров типового закона регулирования

2.3 Компьютерное моделирование скорректированной САР

3. Выводы по работе

Литература

1. Исходные данные для моделирования САР

1.1 Описание САР и ее функциональная схема

В курсовой работе решены следующие вопросы и получены следующие результаты: · составлена функциональная схема САР;

· определены передаточные функции объекта регулирования и элементов системы;

· составлена структурная схема исходной САР, на основе которой выполнено ее компьютерное моделирование;

· результаты моделирования САР показали, что П-закон регулирования не обеспечивает удовлетворительных показателей качества процесса регулирования;

· в ходе моделирования исходного варианта САР определены параметры процесса регулирования на границе устойчивости системы: ккр - критический коэффициент П-закона регулирования и Ткр - период гармонических колебаний (ккр = 29, Ткр = 2,2 с);

· в соответствии с заданием для коррекции САР принят ПИД-закон регулирования, параметры которого (кп, кд, ки) рассчитаны с помощью инженерного метода Циглера-Никольса (кп = 17,4, кд = 4,8, ки = 15,8);

· результаты моделирования скорректированной САР (на основе ПИД-закона регулирования с помощью метода Циглера-Никольса) показали, что она обеспечивает хорошие показатели качества процесса регулирования по задающему воздействию, но не удовлетворяет требованиям к качеству по возмущению;

· посредством подбора параметров ПИД-закона регулирования определены их значения (кп = 6, кд = 2, ки = 7), при которых САР обеспечивает требуемые показатели качества процесса регулирования как по задающему, так и возмущающему воздействию.

Литература

1. Бородин, И.Ф. Автоматизация технологических процессов [текст]/ И.Ф. Бородин, Ю.А. Судник. - М.: КОЛОСС, 2007. - 343 с.

2. Шавров, А.В. Автоматика [текст]/ А.В. Шавров, А.П. Коломиец. - М.: КОЛОСС, 2010. - 262 с.

3. Карташов, Б.А. Практикум по автоматике. Примеры и задачи по системам автоматического регулирования (в двух частях). Часть первая. Примеры решения задач по системам автоматического регулирования [текст]/ Б.А. Карташов, А.Б. Карташов, Т.В. Жидченко. - Зерноград: ФГОУ ВПО АЧГАА, 2007. - 155 с.

4. Карташов, Б.А. Практикум по автоматике. Примеры и задачи по системам автоматического регулирования (в двух частях). Часть вторая. Задания для разработки схем, расчетов и исследований систем автоматического регулирования [текст]/ Б.А. Карташов, А.Б. Карташов, Т.В. Жидченко. - Зерноград: ФГОУ ВПО АЧГАА, 2007. - 175 с.

5. Карташов, Б.А. Анализ и синтез систем автоматического регулирования с МИКРОЭВМ [текст]/ Б.А. Карташов, Е.А. Шабаев. - Зерноград: ФГОУ ВПО АЧГАА, 2009. - 170 с.

6. Практикум по автоматике. Математическое моделирование систем автоматического регулирования [текст]/ под. ред.Б.А. Карташова // Б.А. Карташов, А.Б. Карташов, О.С. Козлов, Г.С. Пархоменко, С.Г. Пархоменко. - М.: КОЛОСС, 2004, 2006. - 184 с.

7. Практикум по математическому моделированию систем автоматического регулирования [текст]/ под. ред.Б.А. Карташова // Б.А. Карташов, А.Б. Карташов, О.С. Козлов, Г.С. Пархоменко, С.Г. Пархоменко. - М.: КОЛОСС, 2009. - 299 с.

Размещено на