Расчёт настроек регулятора по заданным динамическим характеристикам объекта

Курсовой проект - Менеджмент

Другие курсовые по предмету Менеджмент

nbsp;

Легко заметить, что при m=0 выражения (16) и (17) сводится к выражениям обычной АФХ данного объекта.

Формулы для определения пар настроек во всём диапазоне частот, обеспечивают заданное значение степени колебательности, могут быть получены из характеристического уравнения замкнутой АСР (12) . Однако вместо составляющих ,,, необходимо подставить в нее соответственно

 

,,,

 

Эти настройки будут найдены из условия пересечения графиком расширенной КЧХ замкнутой системы критической (в смысле критерия Найквиста-Михайлова) точки с координатами (-1, j 0), т.е. из условия:

 

(18)

(19)

 

Найдем оптимальные настройки ПИ - регулятора с графика:

Рисунок 3. Граница устойчивости АСР при m=0 и m=0.48 (верхняя и нижняя соответственно)

 

Оптимальной настройкой для данной АСР будут настройки: .

Представим схему одноконтурной АСР, включающей инерционный объект 2-го порядка с запаздыванием и ПИ-регулятор с найденными настройками:

 

Рисунок 4 схема одноконтурной АСР

 

Переходный процесс этой схемы будет иметь вид:

2.5 Построение КЧХ разомкнутой АСР. Определение запаса устойчивости по модулю и по фазе

 

Как и ранее, КЧХ вычисляется и строится по действительной и мнимой составляющим:

 

, (20)

 

или с учётом КЧХ ПИ - регулятора:

 

(21)

 

Отсюда получим:

 

(22)

 

Построим график КЧХ и, ориентируясь на критерий Найквиста - Михайлова, определим запасы устойчивости АСР по модулю -С и по фазе - g.

 

Рисунок 6. КЧХ разомкнутой системы

 

Из полученной КЧХ разомкнутой АСР видно, что запас по модулю С=0.45, а по фазе g=

 

2.6 Построение вещественной части КЧХ замкнутой АСР по каналу возмущения регулирования

 

В инженерной практике для исследования АСР часто применяется метод В.В. Солодовникова, который заключается в приближённом нахождении графика ПП регулирования по графику. Аналитическая сложность определения ПП связана с необходимостью нахождения интеграла вида:

 

Рис.8 График вещественной части КЧХ замкнутой системы автоматического регулирования

 

Располагая графиком , можно заменить его ломаной линией, а затем каждый наклонный участок ломаной достроить до прямоугольной трапеции (треугольника).

Переходя от передаточной функции замкнутой АСР к частотной характеристике, получим:

 

,

 

разделив вещественные и мнимые части, получим:

 

Рис.9 График вещественной части КЧХ замкнутой системы автоматического регулирования

 

3. Выбор настроек ПИ-регулятора по методике Л.И. Кона

 

Рис. 10 Обработка кривой разгона

 

Найдя точку перегиба, приравняв вторую производную к нулю и решив это уравнение и найдя уравнение касательной точки перегиба, мы нашли Ta=60 c, t=13 c и ts=t-tтр= 13-10 = 3 c.

Найдём q и действительное время транспортного запаздывания t0.

 

 

Далее из таблицы определим, что:

 

t0=t-0.105*Ta=13-0.105*60=6.7 c

 

Действительное время емкостного запаздывания определяется по полному запаздыванию

te=t-t0=13-6.7=6.3 c

 

Из таблицы 2 для найденных q и te, зная g=3.509 найдём Т - постоянная времени инерционного звена - составной части модели объекта:

 

T=g*te=3.509*6.7 = 23.5

 

Таким образом, объект управления заменяется (идентифицируется) моделью с передаточной функцией:

 

 

Найдя по таблицам Кона для заданных q=2, 0.22 и m=0.48 значения im= , ?= , c= , k= , b= . Найдём из показателей с и k значения Ти и kр

 

 

4. Выбор настроек ПИ-регулятора по методике А.П. Копеловича

пи регулятор капелович разгон

Методика А.П. Капеловича даёт возможность удовлетворять требования к качеству П регулирования путём предварительного выбора типа регулятора. В практике часто бывают ограничены максимальные динамические отклонения регулируемых величин от заданного значения и время регулирования .А.П. Капелович предложил номограммы для определения необходимого типа регулятора по динамическому коэффициенту регулирования:

 

 

В зависимости от объекта (кривая разгона обрабатывается аналогично тому, как это сделано на рис. 10: t- полное запаздывание) для окончательного выбора типа регулятора проверяться удовлетворяет ли он требованиям по допустимому времени регулирования.

В предлагаемой методике выбрано три типовых ПП регулирования: апреодический (неколебательный), процесс с 20-и процентным перерегулированием и процесс с минимальной квадратичной ошибкой .В нашем случае выберем настройки регулятора для процесса с минимальной квадратичной ошибкой. Зная из предыдущих результатов, найдём по номограммам, что:

 

 

Из полученных результатов найдём, что:

 

Ти=t*=

Кр==

 

Вывод

 

В данной курсовой работе мы использовали три метода настройки ПИ-регуляторов. Метод нахождения по минимальному интегральному критерию является наиболее точным, но требует значительных временных затрат. Наиболее быстрым и наименее трудоемким является метод Конна, т.к. он использует таблицы, т.е. конкретные числа. Метод Капеловича не очень точен, т.к. допускаются погрешности при графическом определении ключевых значений, в дальнейшем использующихся при определении оптимальных настроек регулятора. В зависимости от поставленной инженерной за?/p>