Дослідження одно контурних систем регулювання

ЗМІСТ

 

ВСТУП.................................................................................................3

 

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 1 Дослідження одно контур-

них систем регулювання....................................................................4

 

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 2 Дослідження роботи

систем з двома регуляторами............................................................5

 

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 3 Дослідження систем з

випереджаючими імпульсами............................................................8

 

РЕКОМЕНДОВАНА ЛІТЕРАТУРА.................................................11

 

 

ВСТУП

 

В практиці автоматизації технологічних процесів, приходиться розв’язувати завдання дослідження динаміки об’єктів автоматизації, на основі математичного опису об’єктів вибирати закони функціонування регуляторів, досліджувати якість перехідних процесів замкнутих систем.

Подібні дослідження можна проводити на діючих об’єктах. Як показує практика подібних досліджень, вони потребують великих матеріальних і часових затрат, а в більшості випадків проведення подібних досліджень взагалі неможливе. Пов’язано це з тим, що часто необхідно дослідження проводити в критичних режимах, які недопустимі для технологічного обладнання. Крім того, якщо річ йде про розробку і проектування нових об’єктів і систем управління то перед тим як ввести таку систему в дію є обов’язковим її дослідження шляхом моделювання з оцінкою прямих та непрямих показників якості.

Мета лабораторного практикуму вивчення методів автоматизованого розрахунку оптимальних параметрів настройки систем управління та визначення прямих та непрямих показників якості функціонування.

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА 1

Дослідження одно контурних систем регулювання

 

Ціль роботи: вивчення методів автоматизованого розрахунку оптимальних параметрів настройки одно контурних систем управління та визначення прямих та непрямих показників якості функціонування.

 

Структурна схема системи управління наведена на рис.1

 

 

Рисунок 1 – Структурна схема системи

 

Для передаточної функції об’єкта управління

вибрати закон управління та в відповідності з завданням таблиця 1 з використанням методу допоміжної функції (програма ITER TAB) розрахувати параметри настройки регулятора при М =1.3.

 

Таблиця 1 – Завдання на лабораторну роботу

 

№п.п	К	Т	n	τ

 

Далі з використанням прикладних програм ITER RS та ITERAZS побудувати комплексну частотну характеристику розімкнутої системи та амплітудно - частотну характеристику замкнутої системи і по них оцінити запаси стійкості по модулю та фазі а також виконання умови що М = Мдоп.

Після визначення непрямих показників якості функціонування системи управління описати її системою диференційних рівнянь і з використанням прикладної програми RIOB ZS1 побудувати перехідні процеси при дії на систем управляючих та збурюючи дій. По графіках перехідних процесів визначити величину перерегулювання, часу регулювання та максимальне динамічне відхилення. Оформити звіт з лабораторної роботи та належні висновки про якість функціонування системи управління.

 

 

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА 2

Дослідження роботи систем з двома регуляторами

 

Ціль роботи: вивчення методів автоматизованого розрахунку оптимальних параметрів настройки систем управління з двома регуляторами та визначення прямих та непрямих показників якості функціонування.

 

Для покращання якості регулювання в промисловості часто використовують каскадні системи управління з двома регуляторами.

 

Структурна схема такої системи управління наведена на рис.2

 

Рисунок 2 – Структурна схема системи

 

 

Такі системи в промисловості є смисл використовувати тоді коли інерційність внутрішнього контуру на порядок нижче інерційності зовнішнього контуру. Враховуючи це а також і те, що внутрішній контур буде настроєно оптимально, а передаточна функція оптимально настроєної замкнутої системи дорівнює одиниці Wзс(P) = 1, можна зробити наступні перетворення

 

 

Рисунок 3– Структурні перетворення

 

Тобто отримана структура одно контурної системи параметри настройки якої можна розрахувати з використанням вже відомих для одно контурних систем методів. Враховуючи те що регулятор зовнішнього контуру впливає на внутрішній контур лише по каналу завдання то об’єктом управління для регулятора внутрішнього контуру буде об’єкт з передаточною функцією Wоб1 (P). Таким чином внутрішній контур можна розглядати незалежним від зовнішнього, тобто як одно контурну систему.

Для передаточних[ функції об’єктів управління

та

вибрати закони управління та в відповідності з завданням таблиця 2 з використанням методу допоміжної функції (програма ITER TAB) розрахувати параметри настройки регулятора при М =1.3.

 

Таблиця 2– Завдання на лабораторну роботу

№п.п	К1	Т1	n1	τ1	K	T	n	τ
				0.4 0.6 0.8 1.2 1.4 1.6 1.8 2.2 2.4 2.6 2.8 3.2

 

Далі з використанням прикладних програм ITER RS та ITERAZS побудувати комплексні частотні характеристики розімкнутої системи та амплітудно - частотні характеристики замкнутої системи для зовнішнього та внутрішнього контурів і по них оцінити запаси стійкості по модулю та фазі а також виконання умов що М = Мдоп.

Після визначення непрямих показників якості функціонування системи управління описати її системою диференційних рівнянь і з використанням прикладної програми RIOB ZS1 побудувати перехідні процеси при дії на систем управляючих та збурюючи дій. По графіках перехідних процесів визначити величину перерегулювання, часу регулювання та максимальне динамічне відхилення для кожного контуру. Оформити звіт з лабораторної роботи та належні висновки про якість функціонування системи управління.

 

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА 3

 

Дослідження систем з випереджаючими імпульсами

Ціль роботи: вивчення методів автоматизованого розрахунку оптимальних параметрів настройки систем управління з випереджаючими імпульсами та визначення прямих та непрямих показників якості функціонування.

 

Оскільки технологічні об’єкти є достатньо складними і інерційними, не у всіх випадках вдається отримати додатковий технологічний параметр інерційність якого на порядок би відрізнялася від інерційності основної регульованої величини. Тому в таких випадках для покращання якості регулювання використовують системи з диференціаторами. Структурна схема такої системи управління наведена на рис.4

 

 

 

 

Рисунок 4– Структурна схема системи

 

 

W_р(p) и W_д(p) — передаточні функції регулятора та диференціатора; W_oб(p) и W_o6l(p) — передаточні функції об’єкта відносно основної та допоміжної регулюємих величин.

В більшості в схемі, що розглядається використовуються диф­еренцюючі пристрої, передаточна функція яких може бути приведена до вигляду:

де kД и Т_Д — коефіцієнт передачі та постійна часу.

 

 

Структурна схема системи (рис. 4а) формально може бути замінена схемою, приведеною на рис. 5, яка, нічим не буде відрізнятися від схемы системи з двома регуляторами на рис. 2, якщо позначити:

тут W_pl(p) и W_p2 (р) — передаточні функції регулято­рів в схемі на рис. 2;

W_p(р) и W_д(р) — передаточні функції регулято­ра и диференціатора в схеме на рис. 4.

Так, схема на рис.4, с ПІ-регулятором и диференціатором, виконаним у вигляді реального диференцюючого елемента, може бути замінена схемою на рис.2, в якій регулятори мають передаточні функції

Рис. 5 - Структурні перетворення

 

У цьому випадку з використанням передаточної функції Wоб(P) розраховуються параметри настройки диференціатора, а потім з використанням передаточної функції W_д(р) Wоб1(P) розраховуються параметри настройки регулятора.

 

Для передаточних[ функцій об’єктів управління

та

 

вибрати закони управління та в відповідності з завданням таблиця 3 з використанням методу допоміжної функції (програма ITER TAB) розрахувати параметри настройки диференціатора та регулятора при М =1.3.

 

Таблиця 3– Завдання на лабораторну роботу

№п.п	К1	Т1	n1	τ1	K	T	n	τ
				0.4 0.6 0.8 1.2 1.4 1.6 1.8 2.2 2.4 2.6 2.8 3.2

 

Далі з використанням прикладних програм ITER RS та ITERAZS побудувати комплексні частотні характеристики розімкнутої системи та амплітудно - частотні характеристики замкнутої системи для зовнішнього та внутрішнього контурів і по них оцінити запаси стійкості по модулю та фазі а також виконання умов що М = Мдоп.

Після визначення непрямих показників якості функціонування системи управління описати її системою диференційних рівнянь і з використанням прикладної програми RIOB ZS1 побудувати перехідні процеси при дії на систем управляючих та збурюючи дій. По графіках перехідних процесів визначити величину перерегулювання, часу регулювання та максимальне динамічне відхилення для кожного контуру. Оформити звіт з лабораторної роботи та належні висновки про якість функціонування системи управління.

 

РЕКОМЕНДОВАНА ЛІТЕРАТУРА

 

1.Попович М.Г.Ковальчук О.В. Теорія автоматичного керування. – Київ,”Либідь”, 1997 – 540с.

2.Ротач В.Я. Теория автоматического управления теплоэнергетическими процессами. – М.: Энергоатомиздат, 1985 – 310с.

3.Ротач В.Я. Расчет динамики промышленных автоматических систем регулирования. М: «Энергия», 1973. 440с.

4.Ротач В.Я., Кузищин В.Ф., Клюев А.С. Автоматизация настройки систем управления. М: “Энергоатомиздат”, 1984. - 272 с.

5Клюев А.С., Товарнов А.Г. Наладка систем автоматического регулирования котлоагрегатов. М: “Энергия”, 1970. - 280 с.