Проектирование систем автоматического регулирования на персональном компьютере
Курсовой проект - Компьютеры, программирование
Другие курсовые по предмету Компьютеры, программирование
ва П-регулятора - простота и быстродействие, недостатки - ограниченная точность (особенно при управлении объектами с большой инерционностью и запаздыванием).
Рис.9. Пропорциональный закон регулирования при kп=0,1.
Рис.10. Пропорциональный закон регулирования при kп=0,5.
Рис.11. Пропорциональный закон регулирования при kп=4.
2.1.2 Интегральный закон
При интегральном законе регулирования управляющее воздействие у в каждый момент времени пропорционально интегралу от сигнала ошибки e. Поэтому И - регулятор реагирует главным образом на длительные отклонения управляемой величины от заданного значения. Кратковременные отклонения сглаживаются таким регулятором.
Преимущества интегрального закона - лучшая точность в установившихся режимах, недостатки - худшие свойства в переходных режимах (меньшее быстродействие и большая колебательность).
Рис.12. Интегральный закон регулирования при kи=0.1.
Рис.13. Интегральный закон регулирования при kи=0.5.
2.1.3 Дифференциальный закон
Рис.14. Дифференциальный закон регулирования при kд=0.1.
2.1.4 Пропорционально-дифференциальный закон
ПД - регулятор реагирует не только на величину сигнала ошибки, но и на скорость его изменения. Благодаря этому при управлении достигается эффект упреждения. Недостатком пропорционально-дифференциального закона регулирования является ограниченная точность.
Рис.15. ПД закон регулирования при kп=1, kд=1.
2.1.5 Пропорционально-интегральный закон
Благодаря наличию интегральной составляющей ПИ-закон регулирования обеспечивает высокую точность в установившихся режимах, а при определенном соотношении коэффициентов kп и kи обеспечивает хорошие показатели и в переходных режимах.
Рис.16. ПИ закон регулирования при kп=1, kи=1.
2.1.6 Дифференциально-интегральный закон
Рис.17. ДИ закон регулирования при kд=1, kи=1.
2.1.7 ПИД-регулятор
W (p) = kп + kи/p + kдp
Рис.18. ПИД закон регулирования при kп=1, kд=1, kи=1.
Основываясь на полученных графиках, выберем ПИ закон интегрирования, т.к. он сочетает в себе преимущества высокой точности в установившемся режиме интегрального и хороших характеристик переходного процесса дифференциального законов регулирования.
Передаточная функция такого регулятора: .
2.2 Определение передаточных функций системы
Передаточная функция системы по каналу управления - это отношение изображения рабочего параметра к изображению задающего воздействия:
Передаточная функция САР по каналу возмущения - это отношение изображения рабочего параметра к изображению возмущающего воздействия:
Передаточная функция САР по ошибке - - отношение изображения ошибки к изображению задающего воздействия:
Передаточная функция разомкнутой системы - это отношение изображения сигнала в точке разрыва (в районе элемента сравнения) к изображению задающего воздействия:
.
3. Выбор оптимальных параметров регулятора\
3.1 Выбор оптимальных параметров регулятора по минимуму линейной и квадратической интегральной оценке ошибки
Подбор оптимальных параметров регулятора производим путём вычисления интегральных оценок при изменении параметров kи и kп в программе МВТУ.
Критериями в данном случае являются минимумы
интеграла от модуля ошибки,
интеграла от квадрата ошибки.
Рис. 19. Схема для подбора оптимальных параметров регулятора.
В среде ПК "МВТУ для реализации режима работы ОПТИМИЗАЦИЯ необходимо:
задать варьируемые параметры как глобальные параметры, используя соответствующие интерфейсные процедуры;
сформировать локальные критерии качества (оптимизации), которые необходимы для решения основной задачи оптимизации;
ввести в диалоговые окна режима ОПТИМИЗАЦИЯ требуемые данные, включая:
oимена варьируемых параметров, пределы их изменения и погрешность расчета;
oимена локальных критериев и допустимые пределы их значений;
oрасчетный метод оптимизации и его параметры;
запустить задачу на счет.
В результате оптимизации получили:
Рис.20 Результаты процесса оптимизации в МВТУ.
То есть следующие значения параметров регулятора являются оптимальными:
4. Определение временных характеристик системы по каналу управления с выбранными параметрами закона регулирования. Построение кривой ошибки, построение амплитудной и фазовой частотных характеристик
4.1 Временные характеристики
Рис.21. Переходная характеристика системы.
Рис.22. Весовая характеристика системы.
4.2 Кривая ошибки
Рис.23. Ошибка.
4.3 Амплитудная и фазовая частотные характеристики
Рис.24. Фазовая частотная характеристика.
&n