14685

ИССЛЕДОВАНИЕ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ СИНТЕЗИРОВАННОЙ МЕТОДОМ СИММЕТРИЧНОГО ОПТИМУМА

Лабораторная работа

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

абораторная работа №7 4 ИССЛЕДОВАНИЕ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ СИНТЕЗИРОВАННОЙ МЕТОДОМ СИММЕТРИЧНОГО ОПТИМУМА Цель работы: Получение практических навыков синтеза системы автоматического регулирования методом симметричного оптимума.

Русский

2013-06-09

108 KB

16 чел.

абораторная работа №7   4

ИССЛЕДОВАНИЕ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ СИНТЕЗИРОВАННОЙ МЕТОДОМ СИММЕТРИЧНОГО ОПТИМУМА

Цель работы: Получение практических навыков синтеза системы автоматического регулирования методом симметричного оптимума. Анализ влияния неточности определения параметров модели объекта регулирования на качество переходных процессов в системе.

1. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ

В состав объекта регулирования могут входить не только инерционные звенья 1-го порядка, пропорциональные звенья, но и звенья интегрирующего характера. В последнем случае компенсация наибольшей инерционности или двух самых больших инерционностей 1-го порядка уже не может дать необходимого результата, так как интегральному звену объекта противопоставляется интегральный характер регулятора. Это приводит к синусоидальным колебаниям регулируемой величины [1,с.143-149].

В связи с этим, синтез системы с объектом, содержащим интегрирующее звено, необходимо осуществлять не методом модального оптимума, а методом симметричного оптимума.

В основе метода симметричного оптимума положен тот же критерий оптимальности, что и в методе модального оптимума, а именно критерий оптимального модуля [см.  лабораторную работу N 6]. Однако значение постоянной времени интегрирования Ти определяется, исходя из нового условия оптимизации.

1.1. ВЫБОР ТИПА РЕГУЛЯТОРА И ВЫВОД ФОРМУЛ ДЛЯ РАСЧЕТА ПАРАМЕТРОВ ЕГО НАСТРОЙКИ

1.1.1. Объект регулирования включает одно интегрирующее звено и "n" инерционных звеньев 1-го порядка с малыми постоянными времени.

Передаточная функция объекта регулирования имеет следующий вид:

где  - постоянная интегрирования; .

В этом случае целесообразно применить ПИ-регулятор.

Передаточная функция разомкнутой системы имеет вид:

(1)

Тогда основная передаточная функция замкнутой системы примет следующий вид:

(2)

Для обеспечения близости амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) к единице необходимо потребовать выполнения следующих условий оптимизации (см. формулы (5) лабораторной работы N 6):

(3)

С учетом того, что , ,  и  получим:

(4)

Подставив выражение (4) в (2) для Ф(р), получим стандартную передаточную функцию для симметричного оптимума :

 (5)

Из выражения (4) следует, что переходной процесс в системе, синтезированной методом симметричного оптимума, зависит только от суммы постоянных времени звеньев 1-го порядка.

Стандартный переходной процесс в АСР синтезированной методом симметричного оптимума, соответствующий стандартной передаточной функции (5) имеет следующие прямые показатели качества:

- время нарастания =3,1;

- время регулирования =16,5;

- перерегулирование Y=43,4%.

1.1.2. Объект регулирования включает интегрирующее звено и "n" инерционных звеньев 1-го порядка с одной большой постоянной времени.

Передаточная функция объекта регулирования задана следующей передаточной функцией:

где Т1 - большая постоянная времени.

В этом случае имеет смысл для повышения быстродействия системы принять меры для компенсации инерционности Т1.

Необходимость компенсации большей инерционности и наличие интегрирующего звена в составе объекта требует применения ПИД-регулятора.

Тогда из уравнения разомкнутой системы:

(6)

с учетом условия компенсации:

Tд=T1  (7)

получим передаточную функцию, определяемую выражением (1) (см. п.1.1.1.). Формула (4) расчета параметров Ти и Кp становятся справедливыми и для ПИД-регулятора. Поэтому основная передаточная функция системы и в этом случае соответствует стандартному выражению (5)

1.1.3. Объект регулирования включает только "n" инерционных звеньев 1-го порядка.

Если в составе объекта имеется инерционное звено 1-го порядка с постоянной времени , то это звено в первом приближении можно рассматривать как интегрирующее звено.

При таком представлении ПИ-регулятор можно настраивать методом симметричного оптимума с использованием формул (4):

 (8)

В этом случае время нарастания будет несколько большим, а перерегулирование - меньшим, чем в стандартном варианте (см.  п.1.1.1.), когда объект содержит интегрирующее звено.

Замечание: При Т1=4 переходной процесс в системе регулирования соответствует стандартному для метода модального оптимума.

2. СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Работа предполагает:

- исследование переходных процессов в системе регулирования, синтезированной методом симметричного оптимума при отработке единичных ступенчатых задающих и возмущающих воздействий;

- оценку влияния неточности определения параметров математической модели объекта на качество переходных процессов в системе.

Структурная схема исследуемой системы приведена на рис.1.

 F1

U(t)          Y(t)

     Wp(p)     

Рис. 1.

Здесь  - передаточные функции регулятора и объекта регулирования соответственно.

Передаточная функция объекта регулирования имеет следующий вид:

где  - постоянная интегрирования;

Тi ,i=1,3 -постоянные времени инерционных звеньев 1-го порядка.

Числовые значения параметров передаточных функций объектов регулирования по вариантам приведены в таблице 7.1

Таблица 7.1.

Параметры объекта

Номера вариантов

1

2

3

4

5

6

2.1

1.2

1.8

3.1

2.5

2.9

3.2

1.5

5.1

4.3

3.3

2.7

T1

1.5

0.4

2.5

1.5

2.5

0.4

T2

0.6

2.3

1.5

1.2

0.9

1.9

T3

1.2

1.0

0.5

1.0

1.3

2.0

3. СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

3.1. Задание 1

Исследование переходных процессов в системе автоматического регулирования синтезированной методом симметричного оптимума.

3.1.1. Выбрать тип регулятора и рассчитать значения параметров его настройки по методу симметричного оптимума в соответствии с параметрами модели объекта по заданному варианту (см. табл.7.1).

3.1.2. Построить переходные процессы в замкнутой системе регулирования с оптимальными значениями параметров настройки выбранного в п.3.1.1. регулятора при отработке задающего U(t) и возмущающего F(t) воздействий.

3.1.3. Определить прямые показатели качества полученных переходных процессов.

3.2. Задание 2

Оценка влияния неточности определения параметров модели объекта регулирования на качество переходных процессов при отработке задающих воздействий.

3.2.1. Исследовать влияние вариаций значений коэффициента усиления регулятора, выбранного в п.3.1.1., и обусловленных неточностью определения параметров модели объекта регулирования, а именно: Кр, 0.5Kp и 2Кр. При этом значения второго параметра настройки остаются постоянными и равными оптимальному, т.е. Ти во всех рассматриваемых случаях.

3.2.2. Построить переходные процессы в замкнутой системе при отработке задающего воздействия при вариациях параметров в соответствии с данными п.3.2.1. и определить их прямые показатели качества.

3.2.3. Выполнить анализ результатов численного эксперимента.

4. СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА

4.1. Название и цель работы.

4.2. Структурная схема исследуемой АСР и параметры объекта регулирования по заданному варианту.

4.3. Передаточные функции, формулы расчета параметров настройки выбранного регулятора и численные значения параметров его настройки.

4.4. Графики переходных процессов в замкнутой АСР при отработке задающих и возмущающих воздействий.

4.5. Графики переходных процессов в замкнутой АСР и вариациях значений коэффициента усиления регулятора.

4.6. Выводы по лабораторной работе.

5. ЛИТЕРАТУРА

5.1. Ф. Фрер, Ф. Орттенбургер . Введение в электронную технику регулирования. - М.: Энергия, 1973. - 190 с.

6. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

6.1. Какой критерий оптимальности лежит в основе метода  симметричного оптимума?

6.2. Чем обусловлен выбор типа регулятора при синтезе АСР методом симметричного оптимума?

6.3. Записать формулы расчета параметров настройки ПИ- и ПИД-регулятора?

6.4. Привести стандартный график переходного процесса в АСР, синтезированной методом симметричного оптимума.

6.5. Какое влияние оказывают отклонения значения коэффициента усиления регулятора от оптимального на качество переходных процессов в АСР, синтезированной методом симметричного оптимума?


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

45928. Способы базирования заготовок с базами в виде отверстий 74.04 KB
  Базирование в отверстие или на палец рекомендуется использовать для заготовок с базами обработанными не грубее 9 квалитета. Этот способ применяется для заготовок с базами обработанными не грубее 7 квалитета.
45929. Способы базирования заготовок с базами в виде наружных цилиндрических поверхностей 87.91 KB
  Длину контакта заготовки с опорным элементом приспособления принимается равным или больше 15 диаметры базы. В пределах mx диаметрального зазора Smx в соединении заготовка приспособление возможно смещение оси базы относительно оси опорного элемента. Наибольшее смещение определяет погрешность базирования оси базы. ƸБ=Smx=TTn∆=Dmxdmin Т допуск на диаметр базы заготовки Tn допуск на диаметр опорного элемента приспособления ∆ гарантированный зазор в соединении Dmx наибольший предельный диаметр отверстия dmin наименьший предельный диаметр...
45930. Способы установки в приспособлении заготовок корпусных деталей 11.35 KB
  При L D 4 где L длина обрабатываемой заготовки D ее диаметр заготовки закрепляют в патроне при 4 L D 10 в центрах или в патроне с поджимом задним центром при L D 10 в центрах или в патроне и центре задней бабки и с поддержкой люнетом. Самой распространенной является установка обрабатываемой заготовки в центрах станка. Заготовку обрабатывают в центрах если необходимо обеспечить концентричность обрабатываемых поверхностей при переустановке заготовки на станке если последующая обработка выполняется на шлифовальном станке и тоже в...
45931. Типы зажимных устройств приспособлений. Краткая характеристика по составу, типу производства 12.18 KB
  По составу зажимные устройства делят на группы. 1Зажимные устройства состоящие из силового механизма и привода который обеспечивает перемещение контактного элемента и создаёт исходное усилие преобразуемое силовым механизмом в зажимное усилие. 2Зажимные устройства в котором силовой механизм приводится в действие рабочим прилагающим исходное усилие на орпеделёное плечё.Такие зажимные устройства с ручным приводом.
45932. Правила определения силы зажима заготовок в приспособлении 2.1 MB
  Для этого составляют расчетную схему где изображают все действующие силы и моменты резания зажимного усилия реакции опор и силы трения в местах контакта заготовки с опорными элементами и зажимными устройствами. По этому уравнению выводят формулу для расчета силы зажима Пример: расчетная схема на фрезерные операции. условий применительно к которым рассчитывались силы и моменты резания то их надо увеличить введением коэффициента запаса надежности закрепления согласно требованиям безопасности.
45933. Приводы зажимных устройств 1.73 MB
  Недостатки: незначительная плавность перемещения рабочих органов особенно при переменой нагрузке; низкое давление воздуха 04 мПа обуславливающие большие размеры приводов для приложения значительных усилий. на всех производственных участках подаётся воздушная среда давлением до 1МПа. Пневмоприводы рассчитываются на прочность при Р=06мПа а исходное усилие определяется при р=04МПа. Испытания их осуществляют при р не менее 09МПа.
45934. Цели, принципы, функции и основные задачи стандартизации 16.4 KB
  В соответствии с Федеральным Законом О техническом регулировании стандартизация осуществляется в целях: повышения уровня безопасности жизни или здоровья граждан имущества физических или юридических лиц государственного или муниципального имущества экологической безопасности безопасности жизни или здоровья животных и растений и содействия соблюдению требований технических регламентов; повышения уровня безопасности объектов с учетом риска возникновения чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера; обеспечения...
45935. Основные понятия в области метрологии. Метрология. Измерение. Погрешности измерения. Средство измерения. Единство измерений. Проверка средств измерений 18.03 KB
  Единство измерений. Проверка средств измерений.Рассматривает общие теоретические проблемы разработка теории и проблем измерений физических величин их единиц методов измерений.Устанавливает обязательные технические и юридические требования по применению единиц физической величины методов и средств измерений.
45936. Погрешности средств измерений. Систематическая погрешность средств измерений. Случайная погрешность средств измерений. Абсолютная, относительная погрешность. Точность средств измерений. Класс точности средств измерений 12.85 KB
  Погрешности средств измерений. Систематическая погрешность средств измерений. Случайная погрешность средств измерений. Точность средств измерений.