Объект регулирования, состоящий из двух звеньев, и звено фильтра. Компенсация больших постоянных времени объекта регулирования, исключение возникновения статической ошибки при изменении входных воздействий. Моделирование на компьютере с помощью программы.
При низкой оригинальности работы "Расчет и исследование динамических показателей и показателей качества двухконтурных систем автоматического управления", Вы можете повысить уникальность этой работы до 80-100%
Задан объект регулирования, состоящий из двух звеньев, и звено фильтра. Второе звено объекта регулирования - интегрирующее с постоянной времени Т02=0,4 с. Фильтр представляет собой апериодическое звено первого порядка с коэффициентом усиления КФ=8 и постоянной времени Т?=0,04 с.Согласно этому принципу число контуров регулирования, т. е число регуляторов принимается равным числу больших постоянных времени. В нашем случае система должна содержать два контура регулирования с двумя регуляторами, один из которых компенсирует первую постоянную времени, а второй - вторую постоянную времени. Построение структурной схемы регулирования обычно начинают с внутреннего контура, в который входит звено с малой постоянной времени и одной большой постоянной времени. Перед объектом регулирования ставят регулятор Wрег1 (p) и охватываем единичной обратной связью.W0i (p) - передаточная функция той части объекта регулирования, которая должна быть скомпенсирована регулятором рассматриваемого контура.Схема внутреннего контура оптимальной САР представлена на рисунке 3.Применив обратное преобразование Лапласа, можно получить следующее выражение для переходной функции замкнутого контура. Задаваясь временем t и пользуясь выражением (3) составляем таблицу 1, а затем строим кривую переходного процесса (рис 4). Кривая переходного процесса h (t) замкнутой САРИз выражения 1 получим передаточные функции разомкнутых и замкнутых САР для различных Тр.Задаваясь значениями частоты строим ЛАЧХ и ЛФЧХ используя выражения выведенные в п.2.5.1. Построение асимптотических ЛАЧХ и ЛФЧХ для разомкнутой САР произведено на рис.5, а для замкнутой - на Рис.6. Расчетные данные для построения ЛФЧХ замкнутых и разомкнутых САР.С помощью программы автоматического моделирования СИАМ произведем моделирование.Рис.7Увеличение Тр в два раза ведет к увеличению коэффициента затухания в корень из двух раз, а уменьшение Тр - к уменьшению ? в той же пропорции.Разомкнутая: Замкнутая: Для второго случая: Разомкнутая САР представляет собой последовательно соединенные два апериодических, интегральное и дифференцирующее звенья.Задаваясь значениями частоты строим ЛАЧХ и ЛФЧХ используя выражения выведенные в п.2.6.1. Построение асимптотических ЛАЧХ и ЛФЧХ для разомкнутой САР произведено на рис.8.С помощью программы автоматического моделирования СИАМ произведем моделирование.В результате исследования выяснилось: При изменении постоянной Тр1 система перестает быть оптимальной. Изменение Тр1 ведет к усложнению передаточной функции как замкнутой, так и разомкнутой САР.В предыдущем разделе мы скомпенсировали постоянную времени T01 и в результате мы получили колебательное звено с оптимальными параметрами. Для того чтобы скомпенсировать постоянную времени T02 необходимо на вход системы поставить второй регулятор, и охватить полученную разомкнутую систему единичной отрицательной обратной связью. W0i (p) - передаточная функция той части объекта регулирования, которая должна быть скомпенсирована регулятором рассматриваемого контура. Рассмотрим внешний контур нашей САР тогда передаточная функция второго регулятора определиться как Регулятор внешнего контура является пропорциональным звеном.Передаточная функция разомкнутой САР по управляющему воздействию имеет вид Определим передаточную функцию разомкнутой САР для упрощенного контураПри возмущающем воздействии разомкнутой САР является интегрирующее звено объекта регулированияПередаточная функция разомкнутой САР по управляющему воздействию имеет видПри возмущающем воздействии, когда выходной величиной является выходная величина внутреннего контура, схема САР совпадает со схемой САР при управляющем воздействии, когда выходной величиной является выходная величина внешнего контура, поэтому передаточные функции замкнутой и разомкнутой САР такие же. Передаточная функция разомкнутой САР по возмущающему воздействию имеет видИспользуя обратное преобразование Лапласа, находим переходные функции разомкнутых и замкнутых САР при возмущающем и управляющем воздействиям для случаев, когда выходной величиной является выходная величина либо внешнего контура, либо внутреннего контура.Переходная функция системы при единичном управляющем воздействии, когда выходной величиной является выходная величина внешнего контура Переходная функция системы при единичном управляющем воздействии, когда выходной величиной является выходная величина внутреннего контура Подставляя значения времени, строим кривые переходных процессов при управляющем воздействии.Переходная функция системы при единичном возмущающем воздействии, когда выходной величиной является выходная величина внешнего контура и на выходе системы имеется установившийся процесс с y2=1. Переходная функция системы при возмущающем воздействии, когда выходной величиной является выходная величина внутреннего контура, будет оптимальной Подставляя значения времени, строим кривые переходных процессов при возмущающем воздействии. Расчет кривых переходного процесса представлен в таблице 6, а построение - на рис.13.
План
Содержание
1. Задание на курсовую работу
2. Расчет и исследование внутреннего контура регулирования САР
3.2 Передаточные функции разомкнутой и замкнутой САР для выходной величины внешнего контура
3.2.1 Передаточные функции САР при управляющем воздействии
3.2.2 Передаточные функции САР при возмущающем воздействии
3.3 Передаточные функции разомкнутой и замкнутой САР для выходной величины внутреннего контура
3.3.1 Передаточные функции САР при управляющем воздействии
3.3.2 Передаточные функции САР при возмущающем воздействии
3.4 Аналитический расчет переходных процессов
3.4.1 Расчет переходных процессов по управляющему воздействию
3.4.2 Расчет переходных процессов по возмущающему воздействию
3.5 Экспериментальное определение кривых переходных процессов с помощью программы СИАМ
3.5.1 Кривые переходных процессов САР по управляющему воздействию
3.5.2 Кривые переходных процессов САР по возмущающему воздействию
3.6 Расчет и построение асимптотических ЛАЧХ и ЛФЧХ разомкнутых САР
3.6.1 Управляющее воздействие
3.6.2 Возмущающее воздействие
3.7 Выводы
4. Расчет и исследование двухконтурной астатической САР
4.1 Структурная схема САР, настроенной по симметричному оптимуму
4.1.1 Определение параметров САР
4.2 Расчет и построение ЛАЧХ и ЛФЧХ разомкнутой САР
4.2.1 Система, построенная по симметричному оптимуму, без фильтра
4.2.2 Система, построенная по симметричному оптимуму, с фильтром
4.2.3 Система с минимальным показателем колебательности
4.2.3 Система с минимальным показателем колебательности
4.2.4 Расчет и построение ЛАЧХ и ЛФЧХ разомкнутых САР
4.2.5 Связи между прямыми показателями качества и частотными характеристиками
4.3 Произвести аналитический расчет переходных процессов САР
4.3.1 Расчет переходных процессов
4.3.2 Построение переходных процессов
4.4 Экспериментальный расчет переходных процессов
4.5 Определение показателей САР
1. Задание на курсовую работу
Вывод
В результате исследования выяснилось: При изменении постоянной Тр система перестает быть оптимальной. Увеличение Тр в два раза ведет к увеличению коэффициента затухания в корень из двух раз, а уменьшение Тр - к уменьшению ? в той же пропорции. Следовательно при увеличении Тр звено становится более инерционным, а при уменьшении - более колебательным, что приводит к увеличению времени регулирования и увеличению перерегулирования (для более колебательного звена).
2.6 Исследование динамических свойств внутреннего контура регулирования САР при изменении постоянной времени регулятора Тр1.
Будем исследовать САР для трех случаев: приВ результате исследования выяснилось: При изменении постоянной Тр1 система перестает быть оптимальной. Изменение Тр1 ведет к усложнению передаточной функции как замкнутой, так и разомкнутой САР. Оптимальность системы при этом нарушается. Новые передаточные функции состоят из четырех последовательно соединенных звеньев. В таблице 4 представлены основные параметры переходных функций при различных постоянных времени регулятора.
Параметры переходных функций
Таблица 4Т.к. регулятор внутреннего контура содержит интегрирующее звено, то САР является астатической по управляющему воздействию. Регулятором внешнего контура является пропорциональное звено, поэтому САР - статическая по возмущающем воздействию. Статическая ошибка, возникающая при возмущающем воздействии равна 4T?/T20=0,667, что подтверждается и аналитическими расчетами и экспериментом. Замена колебательного звена внутреннего контура на апериодическое, с удвоенной наименьшей некомпенсируемой постоянной времени, приводит к тому, что у системы уменьшается перерегулирование и время регулирования. Сравнительные данные кривых представлены в таблице 9.
