Разработка и исследование аналого-цифровой управляемой системы
Дипломная работа - Компьютеры, программирование
Другие дипломы по предмету Компьютеры, программирование
ходный процесс неустойчивой САУ с постоянной времени с
Рисунок 9 - Переходный процесс неустойчивой САУ с постоянной времени с
САУ неустойчива - увеличение постоянной времени не привело к желаемым результатам. Уменьшилось количество колебаний, но монотонность возрастания их амплитуды увеличилось. Это говорит о том, что увеличение постоянной времени не поможет вернуть системе устойчивость.
Рассмотрим случай регулятора с отрицательным коэффициентом передачи, это поменяет знак переходного процесса не минимально-фазового объекта управления (рисунок 10).
Рисунок 10 - Переходный процесс не минимально-фазового объекта с коэффициентом передачи
Теперь осталось только уменьшить время регулирования процесса, чтобы переходный процесс системы быстрее достиг установившегося значения. Для этого добавим в систему передаточную функцию апериодического звена первого порядка с малой постоянной времени (рисунок 11).
Рисунок 11 - Переходный процесс САУ с не минимально-фазовым объектом и апериодическим звеном первого порядка с отрицательным коэффициентом и малой постоянной времени
Как видно на рисунке, добавление апериодического звена с малой постоянной времени не ускорило переходный процесс. Следует попробовать добавить реальное форсирующее звено с большой постоянной времени для той же цели (рисунок 12).
Рисунок 12 - Переходный процесс САУ с не минимально-фазовым объектом управления и реальным форсирующим звеном с отрицательным коэффициентом передачи и постоянной времени форсирования с
Постоянная времени реального форсирующего звена вызвала значительное перерегулирование, вследствие чего процесс установился позже, чем этого можно достичь. Если уменьшить постоянную времени числителя передаточной функции форсирующего звена, то можно достичь вида переходного процесса апериодического звена первого порядка и уменьшить время регулирования (рисунок 13).
Рисунок 13 - Переходный процесс САУ с не минимально-фазовым объектом управления и реальным форсирующим звеном с отрицательным коэффициентом передачи и постоянной времени форсирования с
Динамика переходного процесса удовлетворительная. Можно сделать вывод о том, что компенсационный регулятор с положительным полюсом не сделает систему устойчивой и необходимо искать регулятор с другими характеристиками.
Теперь рассмотрим САУ, охваченной ООС с данным регулятором (рисунок 14).
Рисунок 14 - Переходный процесс САУ с не минимально-фазовым объектом управления и не настроенным регулятором, охваченной ООС
Система неустойчивая. Увеличим постоянную времени, чтобы уменьшить частоту колебаний данного переходного процесса системы.
Увеличив постоянную времени знаменателя регулятора в 100 раз получим (рисунок 15)
Рисунок 15 - Переходный процесс САУ с регулятором с постоянной времени Т=1с
Как видно на данном графике, частота колебаний существенно понизилась, а амплитуда стала равной на всём времени регулирования.
При увеличении постоянной времени ещё в 30 раз получим устойчивую систему (рисунок 16).
Рисунок 16 - Переходный процесс устойчивой САУ с не минимально-фазовым объектом управления и регулятором с постоянной времени в знаменателе Т=30с
Этот вариант можно считать локальным оптимумом, так как при дальнейшем изменении той или иной постоянных времени в системе будет возрастать колебательность, что отразится на длительности переходного процесса. Можно так же добавить, что числитель регулятора, который можно было бы заменить единицей, обеспечивает некоторое форсирование переходного процесса, за счёт чего переходный процесс устанавливается быстрее.
Динамика данной САУ удовлетворительна.
Вывод: и в разомкнутой, и в замкнутой системе с не минимально-фазовым объектом в качестве компенсационного регулятора используется звено одного типа, которое обладает как качествами форсирующего, так и качествами апериодического звена, но в системе с ООС в данном случае постоянную времени необходимо взять на три порядка выше.
Прежде чем приступить к проектированию цифрового алгоритма управления нужно рассчитать дискретные передаточные функции полученных регуляторов.
Прежде всего, необходимо отметить, что дискретные звенья реализуемы, несмотря на то больше ли порядок числителя или знаменателя. Этот факт существенно упрощает расчёт дискретного регулятора.
Как было написано в разделе 2.2, дискретная передаточная функция минимально-фазового объекта управления равна
.
Следовательно, дискретный компенсационный регулятор для этого объекта управления будет равен
,
где - дискретная передаточная функция регулятора САУ с минимально-фазовым объектом управления. Коэффициенты здесь равны значит по формуле (3.2)
алгоритм управления регулятора системы с минимально-фазовым объектом управления без возмущающего воздействия
Рассчитаем алгоритм управления для регулятора САУ с не минимально-фазовым объектом управления
.
Дискретная передаточная функция регулятора САУ с не минимально-фазовым объектом управления
.
Коэффициенты равны алгоритм управления
Теперь рассчитаем алгоритмы управления регулятора в случае САУ, на которую действуют возмущающие воздействия.
Как было опи