19530

Определение настроек регулятора методом расширенных частотных характеристик

Доклад

Информатика, кибернетика и программирование

Определение настроек регулятора методом расширенных частотных характеристик. При изучении условий устойчивости замкнутой системы по критерию Найквиста было отмечено что если разомкнутая система разомкнута и ее АФХ проходит через точку то замкнутая система будет...

Русский

2013-07-12

1.15 MB

73 чел.

Определение настроек регулятора методом расширенных частотных характеристик.

При изучении условий устойчивости замкнутой системы по критерию Найквиста было отмечено что если разомкнутая система разомкнута и ее АФХ проходит через точку  то замкнутая система будет находится на границе устойчивости.

Введение степени колебательности, равносильно введению новой границе устойчивости вместо мнимой оси АОВ:

Тогда по аналогии с критерием Найквиста можно сформулировать условие при котором замкнутая система будет обладать с замкнутой заданной системой.

Если разомкнутая система обладает степенью колебательности не ниже заданной ее РАФХ  проходит через точку , то замкнутая система будет обладать ее заданной степенью колебательности.

  (*)

Полученное уравнение отражает связь между частотными характеристиками объекта и регулятора, вытекающего из условия обеспечения с заданной степенью колебательности.

Частотная характеристика объекта и выбранная степень  калебательности m является заданным условием не известными остается настроечные параметры регулятора, и рабочая частота.

На 1ом этапе определяется настройки регулятора сводятся к решению данной системы. Очевидно что для регулятора 2мя и 3мя настройками эта система имеет бесконечное множество решений. Поэтому только одной степени колебательности недостаточно, для нахождения настроек необходимо введение еще одного критерия, в качестве которого обычно используют интегральный квадратичный критерий, для которого оптимальное значение обеспечивает минимальное значение.

Расширенные настройки П - регулятора совпадают с обычными.

П :                        подставив в (*)  

ПИ :                 

Подставим полученные уравнения в систему (*), получим выражение для настроек  и

     

В этих уравнениях неизвестной величиной остается частота поэтому настройки соответственно степени колебательности может быть . Каждому значению частоты будет соответствовать своя пара настроек.

Если в плоскости настроечными параметрами построить кривые соответствуя различным степеням колебательности.

 

То эти кривые будут разбивать на 2 зоны, нижняя будет соответствовать большим значениям степени колебательности, а верхнее меньшим значением.

Кривая , разбивает на зону устойчивости и неустойчивости.


Сравнив между собой процессы регулирования соответствующим различным точкам на кривой раной колебательности М. В точке 1 отсутствует интегральная составляющая и в процессе регулирования появляется статическая ошибка. В точке 2 интегральная составляющая не значительна, статическая ошибка равна 0, но скорость устранения мала и переходный процесс характеризует затянувшимся хвостом. Увеличение интегральной составляющей сопровождается уменьшением рабочей частоты и ростом динамической ошибки точка 4. Расчет интегрального квадратичного критерия показал что его минимальное значение соответствует точке, не много сдвинутой в право относительно Max. Точка 3 рабочая частота в этой точке определяется

Таким образом методика нахождения настроек ПИ - регулятора сводится к следующему:

1) Расчет расширенных характеристик объекта.

2) Расчет и построение кривой равной колебательности, плоскости настроек  и по формулам (1) и (2).

3) Нахождение по полученному графику рабочей частоты и соответствие ее оптимальных настроек.

ПИД – регулятор

Так же как Пи регулятор имеет две настройки  и , методика расчета аналогична.

        

                   

(*)

С помощью полученных формул из системы (*) выражаем настройки  и :

            

Подставим полученные формулы различных частот строим кривую равной колебательности:

На графике представлены различные переходные процессы с различными значениями настроек.  В точке 1 кривой равной колебательности дифференциальной составляющей , регулятор ведет себя как довольно большой динамической и статической ошибкой. При движении в право по кривой наблюдается уменьшение статической и динамической ошибки. Дальнейшее увеличение настроек , приводит к уменьшению динамической ошибки но растет статическая. Поэтому оптимальными настройками являются соответствующие точке 2 чуть-чуть смещенные относительно max.

У ПИД регулятора 3 параметра настроек  и поэтому, его расчет по методу расширенных частотных характеристик несколько сложнее чем для регулятора с 2мя параметрами.

          

Полученные формулы подставляем в рассмотрение ранее систему откуда выражаем  и: Для ПИД регулятора вместо плоскости параметров мы получим 3х мерное пространство. В этом случае расчет настроек производится следующим образом, задаваясь различными значениями  строят кривые равные колебательности в плоскости  и :

 

Эти графики должны быть аналогичны тем что получили для ПИ – регулятора, поскольку ПИ регулятор это частный случай ПИД регулятора у которого третья настройка ровна нулю. Затем для каждого графика находим оптимальные настройки  и , сравнивая между собой переходные процессы соответственно теми или иными настройками. Выбирают оптимальный для которого интегральный квадратичный критерий будет оптимальным.


С2
I

С2II


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

52077. Дзеяслоў 71 KB
  Узор: Падарожнік ідзе крочыць. Падарожнік ідзе Шмат дарог ён прайшоў І машына ідзе З поўным кузавам дроў. А дарога ідзе То праз лес то праз поле. На дарогу ж ідзе І гадзіна і болей.
52079. АБЕТКА 2.61 MB
  Літеру И і ту беруть з собою хоч вона теж не починає жодного слова а про мене ніхто навіть не памятає голосив мякий знак. Ребенкова Фонематичне сприймання Лікар оглядає хворого: А а а Як людина висловлює захоплення Ах Сходинки Буква наскрізь мова дошка людина стружка подружка Рак Мати Радіо Лантух Майстер Прочитай слова ідучи від літери А вгору вниз вліво вправо Т  О  Р  К  О  Т  В  А  Й  С  Т    Р К Ь Р    В Л А   А  Р  Е Де стоїть літера На початку слова: акварель абетка автобус...
52080. Сценарій свята: «Абетка» 43 KB
  Ведучий 1 Good morning boys nd girls Good morning der guests We re gld to see you t our âBC prtyâ. Ведучий 2 Добридень дівчата та хлопята Добридень гості дорогі Ми дуже раді бачити Вас на нашому святі Ведучий 1 Tody well spek bout English ply mny interesting gmes sing songs nd remember wht we hve lerned t our lessons. Ведучий 2 Сьогодні ми поговоримо про англійську мову Пограємо в ігри поспіваємо та пригадаємо все що вчили на наших уроках....
52081. Свято англійської абетки 58.5 KB
  You will recite rhymes bout letters guess the riddles ply the gmes nd do mny other things. Ee Ff E is for egg Flowers here flowers there It is yellow nd white Flowers growing everywhere. It is so sweet...
52082. Сказка как вид народной прозы. Высокий нравственный облик волшебницы Василисы Премудрой 46.5 KB
  Цель: познакомить учащихся с ТНР с жанровыми особенностями фольклорной сказки на примере волшебной сказки Царевна-лягушка. Задачи: Образовательные: 1 закрепить представления учащихся о сказке как жанре фольклора и ее видах; 2 дать представления учащимся о сказителях и собирателях сказки; 3 учить анализировать фрагменты из сказки Царевна-лягушка; 4 научить сопоставлять фрагменты сказки; 5 научить школьников выделять систему образов волшебной сказки; 6 дать представления учащимся об особенностях волшебной сказки: связь с...
52083. Абсолютна величина в математичних задачах 1.11 MB
  Для успішного розвязання цих завдань потрібно не стільки мати гарну інтуїцію і неабиякі здібності скільки мати спеціальну підготовку. Вона полягає в знайомстві ретельному вивченні й застосуванні методів розвязування таких задач. Розвязування задач з модулями приводить учнів до необхідності використання класифікації й освоєння навичок дослідження та готують до розвязання важких задач з параметрами. У цій роботі йдеться про методи розвязування раціональних рівнянь і нерівностей що містять знак абсолютної величини.
52084. Accidents 68 KB
  Today we are going to talk about a very serious and quite difficult problem-accidents. At our lesson we’ll revise lexis on the topic, we’ll talk about the causes of the accidents on the roads, about the causes of the fires at home and about causes of the accidents in the sea. Then you will work in groups telling your stories and asking and answering questions.