Расчёт одноконтурной системы автоматического регулирования - Курсовая работа

Данная курсовая работа посвящена расчету одноконтурной системы автоматического регулирования. Для оценки систем регулирования необходимо определить, в каких условиях эти системы можно использовать, какие настроечные параметры регулятора требуется установить, чтобы процесс регулирования, осуществляемый при помощи различных регуляторов систем, был оптимальным. В связи с этим проблема определения оптимальных параметров настройки регуляторов систем остается актуальной, даже несмотря на то, что разработано большое количество приемов и методов, позволяющих решать эти проблемы.Структурная схема системы регулирования, приведенная в задании, имеет вид: Рисунок 1 - Структурная схема заданной системы регулированияДля расчета и построения границы заданного запаса устойчивости АСР с ПИ-регулятором, представленной на рисунке 1, воспользуемся корневым методом параметрического синтеза систем автоматического регулирования с применением расширенных амплитудно-фазовых частотных характеристик (РАФЧХ). Используя исходные данные, приведенные в таблице 1, можем записать, что для заданной системы регулирования установлены следующие требования к запасу устойчивости системы: степень затухания переходного процесса в системе . Исходя из этого, зная зависимость между степенью затухания переходных процессов в заданной системе регулирования ? и степенью колебательности переходных процессов в заданной системе регулирования m, можно определить значение заданной степени колебательности m системы по формуле: (1) где ? - степень затухания переходных процессов в заданной системе регулирования. Передаточная функция объекта регулирования согласно исходных данных определяется по формуле: (2) где Р - оператор Лапласа. Расширенные частотные характеристики какого-либо звена можно получить подстановкой в передаточную функцию этого звена W(P) оператора или , в выражениях для оператора Лапласа ? - частота, с-1.Поиск оптимальных параметров настройки регулятора осуществляется вдоль границы заданного запаса устойчивости системы регулирования, представленной на рисунке 3, до достижения экстремума принятого критерия качества. В задании на курсовую работу в качестве принятого критерия качества указан первый интегральный критерий.Для одноконтурной системы регулирования, приведенной на рисунке 1, определим передаточную функцию замкнутой АСР по каналу S-Y по формуле: (12) где передаточная функция объекта регулирования: , передаточная функция ПИ-регулятора: . После подстановки значения в формулу (12), получаем окончательное выражение для передаточной функции замкнутой АСР по каналу S-Y: (13) Используя математический пакет MATHCAD, предварительно задав диапазон изменения частоты с-1 с шагом c-1, рассчитываем вещественную частотную характеристику замкнутой АСР при регулирующем воздействии: REЗ.С..1(?). Переходный процесс в замкнутой АСР по каналу S-Y можно рассчитать, используя ВЧХ замкнутой АСР, приведенный на рисунке 4. Задав диапазон изменения времени переходного процесса с с шагом с, рассчитываем переходный процесс в замкнутой АСР по каналу S-Y.Для одноконтурной системы регулирования, приведенной на рисунке 1, определим передаточную функцию замкнутой АСР по каналу F-Y по формуле: (20) После подстановки выражения для в формулу (7), получаем окончательное выражение для передаточной функции замкнутой АСР по каналу F-Y: (21) Используя математический пакет MATHCAD, предварительно задав диапазон изменения частоты с-1 с шагом c-, рассчитываем вещественную частотную характеристику замкнутой АСР: REЗ.С.2(?). Переходный процесс в замкнутой АСР по каналу F-Y можно рассчитать по методу трапеций, используя график ВЧХ замкнутой АСР при возмущении f (рисунок 6). Поэтому переходный процесс в замкнутой АСР по каналу F-Y можно рассчитать по формуле: (23)В процессе написания курсовой работы был изучен один из двух инженерных методов расчета одноконтурных систем регулирования: корневой метод (с использованием РАФЧХ). Поиск оптимальных параметров настройки осуществляется вдоль границы заданного запаса устойчивости системы регулирования до достижения экстремума принятого критерия качества. В данной курсовой работе, согласно заданию, в качестве принятого критерия качества был принят второй интегральный критерий.

Содержание

Введение

1. Структурная схема одноконтурной АСР

2. Расчет и построение границы заданного запаса устойчивости АСР

3. Определение оптимальных параметров настройки ПИ-регулятора

4. Расчет, построение и оценка качества переходных процессов

4.1 Переходный процесс по каналу регулирующего воздействия S-Y

4.2. Переходный процесс при возмущении f, идущем по каналу регулирующего воздействия F-Y

Заключение

Список использованных источников регулирование автоматизированный регулятор устойчивость

Данная курсовая работа посвящена расчету одноконтурной системы автоматического регулирования. Для оценки систем регулирования необходимо определить, в каких условиях эти системы можно использовать, какие настроечные параметры регулятора требуется установить, чтобы процесс регулирования, осуществляемый при помощи различных регуляторов систем, был оптимальным.

В настоящее время системы регулирования получили широкое применение в различных отраслях промышленности. В связи с этим проблема определения оптимальных параметров настройки регуляторов систем остается актуальной, даже несмотря на то, что разработано большое количество приемов и методов, позволяющих решать эти проблемы. В частности, существует два инженерных метода расчета систем регулирования: корневой (с использованием РАФЧХ) и частотный по максимуму АЧХ замкнутой системы (метод В.Я. Ротача).

В данной курсовой работе в первом пункте приводятся исходные данные для расчета заданной АСР, структурная схема которой показана во втором пункте. Третий пункт посвящен расчету и построению границы заданного запаса устойчивости АСР с ПИ-регулятором и объектом регулирования корневым методом. В четвертом пункте определяются оптимальные параметры настройки ПИ-регулятора. Последний пункт посвящен расчетам переходных процессов по двум каналам: по каналу регулирующего воздействия S-Y и при возмущении f, идущем по каналу регулирующего воздействия, здесь же представлены графики этих процессов и произведены оценки их качества.

В процессе написания курсовой работы был изучен один из двух инженерных методов расчета одноконтурных систем регулирования: корневой метод (с использованием РАФЧХ). Поиск оптимальных параметров настройки осуществляется вдоль границы заданного запаса устойчивости системы регулирования до достижения экстремума принятого критерия качества. В данной курсовой работе, согласно заданию, в качестве принятого критерия качества был принят второй интегральный критерий.

В результате проделанной работы, были получены переходные процессы по каналам S-Y и F-Y. Оценка качества этих процессов показала, что они удовлетворяют требованиям к запасу устойчивости системы, приведенных в исходных данных.

Критерии качества: для S-Y - А1=0.741, для F-Y - А1= 0.258;

- перерегулирование: для S-Y - 74,1%, для F-Y - 4,26%;

- степень затухания переходного процесса: для S-Y - 0,791, для F-Y - 0,411;

- время регулирования: для S-Y - 182c., для F-Y - 220;

- статическая ошибка для этих процессов равна: .

1. Андык B.C. Библиотека программ по расчету систем автоматического регулирования на программируемых микрокалькуляторах. Методические указания и программы к выполнению курсовых работ, курсовых и дипломных проектов для студентов специальности 210200. Томск: Изд. ТЛИ, 1991, - 35 с.

2. Дудников В.Г. Основы автоматического регулирования тепловых процессов. М.: ГЭИ, 1956. - 264 с.

3. Стефани Е.П. Основы расчета настройки регуляторов теплоэнергетических процессов. - М.: ГЭИ, 1960. - 395 с.

4. Стефани Е.П. Основы расчета настройки регуляторов теплоэнергетических процессов. Изд. 2-е, перераб. М.: Энергия, 1972. - 376 с.

5. Ротач В.Я. Расчет настройки промышленных систем регулирования. - М.: ГЭИ, 1961.-344 с.

6. Андык B.C. Теория автоматического управления: Учебное пособие. - Томск: Изд- во ТПУ, 2000, 2004, 2005. - 108 с.

Размещено на .ru