Структурная схема одноконтурной АСР, расчёт и построение границы заданного запаса устойчивости. Определение оптимальных параметров настройки ПИ-регулятора. Расчёт, построение и оценка качества переходных процессов по каналу регулирующего воздействия.
Аннотация к работе
ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ Кафедра «Автоматизация технологических процессов и производств»• задание на курсовую работу; Исходные данные к работе приведены в задании на курсовую работу Данная курсовая работа посвящена расчету одноконтурной системы автоматического регулирования. Для оценки систем регулирования с точки зрения их практической пригодности 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 данной курсовой работе в первом пункте приводятся исходные данные для расчета заданной АСР, структурная схема которой показана во втором пункте.Дана система регулирования с ПИ-регулятором и объектом регулирования с передаточной функцией: , Параметры передаточной функции объекта, требования к запасу устойчивости системы, критерий оптимальной настройки приведены в таблице 1.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 ? - степенью затухания переходных процессов в заданной системе регулирования. Передаточная функция объекта регулирования согласно исходным данным определяется по формуле: (2) где p - 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.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 ; После подстановки значения в формулу (12), получаем окончательное выражение для передаточной функции замкнутой АСР по каналу S-Y: (13) Используя программу MATHCAD, предварительно задав диапазон изменения частоты с-1 с шагом c-1, рассчитываем вещественную частотную характеристику замкнутой АСР при регулирующем воздействии: REЗ.С..1(?). Таблица 4 - Результаты расчета ВЧХ замкнутой АСР при регулирующем воздействии частота ?, с-1 REЗ.С.1(?) Переходный процесс в замкнутой АСР по каналу S-Y можно рассчитать по методу трапеций, используя график ВЧХ замкнутой АСР, приведенный на рисунке 4.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) По данным таблицы 6 строим график ВЧХ замкнутой АСР при возмущении f, который приведен на рисунке 6. 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)Использование современных систем регулирования требует знания различных методов и приемов расчета этих систем, определения и установки требуемых параметров настройки регулятора, основных недостатков и преимуществ разного рода регуляторов по сравнению друг с другом. В процессе написания курсовой работы был изучен один из двух инженерных методов расчета одноконтурных систем регулирования: корневой метод (с использованием РАФЧХ). Было выяснено, что оптимальными параметрами настройки какого-либо регулятора считают те параметры, при которых обеспечивается близкий к оптимальному процесс регулирования. Под оптимальным процессом регулирования обычно понимают процесс, удовлетворяющий требованиям к запасу устойчивости системы. Автор установил, что поиск оптимальных параметров настройки осуществляется вдоль границы заданного запаса устойчивости системы регулирования до достижения экстремума принятого критерия качества.
План
Содержание
Задание
Введение
1. Исходные данные
2. Структурная схема одноконтурной АСР
3. Расчет и построение границы заданного запаса устойчивости АСР
4. Определение оптимальных параметров настройки ПИ-регулятора
5. Расчет, построение и оценка качества переходных процессов по каналу регулирующего воздействия s-y и при возмущении f, идущем по каналу регулирующего воздействия
5.1 Переходный процесс по каналу регулирующего воздействия s-y
5.2 Переходный процесс при возмущении f, идущем по каналу регулирующего воздействия