Динамические свойства объекта регулирования и элементов системы автоматического регулирования. Определение параметров типового закона регулирования. Параметры передаточных функций. Параметры процесса регулирования на границе устойчивости системы.
Аннотация к работе
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.
План
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
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.