2783

Формирование рациональной структуры технологического объекта с ПИД регулятором

Лабораторная работа

Физика

Цель работы: Построение пусковой характеристики технологического процесса. Сравнение способов математического представления звена с запаздыванием. Формирование ПИД - закона регулирования. Определение оптимальных параметров ПИ...

Русский

2012-10-19

237 KB

19 чел.

Цель работы:

  1.  Построение пусковой характеристики технологического процесса.
  2.  Сравнение способов математического представления звена с запаздыванием.
  3.  Формирование ПИД - закона регулирования.
  4.  Определение оптимальных параметров ПИД регуляторов для объектов с запаздыванием методом синтеза Цинглера-Николса.

1. Основные теоретические положения.

1.1. Представление звеньев с запаздыванием в объектах управления.

Подавляющее число электромеханических объектов имеет в своем составе звенья запаздывания, поэтому их математическое описание в большинстве случаев может быть приближенно представлено инерционным звеном с запаздыванием:

где: К - коэффициент передачи объекта; Т - постоянная времени объекта;

- величина запаздывания.

Различают три основных способа математического описания звеньев запаздывания.

  1.  Разложение в цепь из n - инерционных звеньев:

Например, для 3-го порядка разложения получим произведение трех инерционных звеньев:

  1.  Разложение в ряд Падэ для 1-го порядка имеет вид:

для звена 3-го порядка

  1.  Разложение в ряд Тэйлора для Зго порядка имеет вид:

Проведем моделирование пусковой характеристики, используя следующие исходные данные:

Вариант 16: К=4 (с), Т=90 (с), =20 (с).

2. Структурные схемы и графики пусковых характеристик технологического объекта.

Структурная схема моделирования объекта с ПИД-регулятором при разложении запаздывания в ряд Падэ 1-ого порядка.

Структурная схема моделирования объекта с ПИД-регулятором при разложении запаздывания в ряд инерционных звеньев 1-ого порядка.

Ккр=5      Т0=80

KПкр*0,6=3

KИ=0,12*Ккр0=0,0075

KД=3*Ккр0/40=30

ТДД/40=0,75

4. Выводы.

ПИД регулятор по возможности настройки является самым  универсальным промышленным регулятором по сравнению с другими. С его помощью можно формировать следующие законы регулирования:

  •  при ТД = 0 и бесконечно большом значении постоянной времени интегрирования Ти – пропорциональный П-закон регулирования;
  •  при КР = 0 и ТД = 0 - интегральный И-закон регулирования;
  •  при КР = 0 и ТИ =  - дифференциальный Д-закон регулирования;
  •  при ТД = 0 - ПИ-закон регулирования;
  •  при ТИ = - ПД-закон регулирования.

Однако при реализации промышленных регуляторов не всегда точно удаётся обеспечить тот или иной желаемый типовой закон регулирования. Это объясняется в первую очередь инерционностью исполнительных механизмов, а при реализации дифференциальной составляющей закона невозможностью практической реализации идеального дифференцирующего звена. В связи с этим важно определить степень погрешности законов регулирования реализуемых промышленными регуляторами.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

22525. Расчет коэффициентов запаса усталостной прочности 147.5 KB
  Одним из основных факторов которые необходимо учитывать при практических расчетах на усталостную прочность является фактор местных напряжений. Очаги концентрации местных напряжений: Многочисленные теоретические и экспериментальные исследования показывают что в области резких изменений в форме упругого тела входящие углы отверстия выточки а также в зоне контакта деталей возникают повышенные напряжения с ограниченной зоной распространения так называемые местные напряжения. 1 а закон равномерного распределения напряжений вблизи...
22526. Основы вибропрочности конструкций 155.5 KB
  Если период вынужденных колебаний совпадет с периодом свободных колебаний стержня то мы получим явление резонанса при котором амплитуда размах колебаний будет резко расти с течением времени. Так как период раскачивающих возмущающих сил обычно является заданным то в распоряжении проектировщика остается лишь период собственных свободных колебаний конструкции который надо подобрать так чтобы он в должной мере отличался от периода изменений возмущающей силы. Вопросы связанные с определением периода частоты и амплитуды свободных и...
22527. Расчет динамического коэффициента при ударной нагрузке 140.5 KB
  Скорость ударяющего тела за очень короткий промежуток времени изменяется и в частном случае падает до нуля; тело останавливается. передается реакция равная произведению массы ударяющего тела на это ускорение. Обозначая это ускорение через а можно написать что реакция где Q вес ударяющего тела. Эти силы и вызывают напряжения в обоих телах.
22528. Сопротивление материалов. Введение и основные понятия 40.5 KB
  Прочность это способность конструкции выдерживать заданную нагрузку не разрушаясь. Жесткость способность конструкции к деформированию в соответствие с заданным нормативным регламентом. Деформирование свойство конструкции изменять свои геометрические размеры и форму под действием внешних сил Устойчивость свойство конструкции сохранять при действии внешних сил заданную форму равновесия. Надежность свойство конструкции выполнять заданные функции сохраняя свои эксплуатационные показатели в определенных нормативных пределах в течение...
22529. Метод сечений для определения внутренних усилий 92.5 KB
  Метод сечений для определения внутренних усилий Деформации рассматриваемого тела элементов конструкции возникают от приложения внешней силы. Внутренние усилия это количественная мера взаимодействия двух частей одного тела расположенных по разные стороны сечения и вызванные действием внешних усилий. Здесь {S} и {S } внутренние усилия возникающих соответственно в левой и правой отсеченных частях вследствие действия внешних усилий. Используя общую методологию теоремы Пуансо о приведении произвольной системы сил к заданному центру и...
22530. Эпюры внутренних усилий при растяжении-сжатии и кручении 48.5 KB
  Рассмотрим расчетную схему бруса постоянного поперечного сечения с заданной внешней сосредоточенной нагрузкой Р и распределенной q рис. а расчетная схема б первый участок левая отсеченная часть в второй участок левая отсеченная часть г второй участок правая отсеченная часть д эпюра нормальных сил Рис. В пределах первого участка мысленно рассечем брус на 2 части нормальным сечением и рассмотрим равновесие допустим левой части введя следующую координату х1 рис. Мысленно рассечем его сечением 2 2 и рассмотрим равновесие левой...
22531. Эпюры внутренних усилий при прямом изгибе 87.5 KB
  Рассмотрим пример расчетной схемы консольной балки с сосредоточенной силой Р рис. а расчетная схема б левая часть в правая часть г эпюра поперечных сил д эпюра изгибающих моментов Рис. Построение эпюр поперечных сил и внутренних изгибающих моментов при прямом изгибе: Прежде всего вычислим реакции в связи на базе уравнений равновесия: После мысленного рассечения балки нормальным сечением 1 1 рассмотрим равновесие левой отсеченной части рис. Для правой отсеченной части при рассмотрении ее равновесия результат аналогичен рис.
22532. Понятие о напряжениях и деформациях 80.5 KB
  а вектор полного напряжения б вектор нормального и касательного напряжений уменьшаются главный вектор и главный момент внутренних сил причем главный момент уменьшается в большей степени. Введенный таким образом вектор рn называется вектором напряжений в точке. Совокупность всех векторов напряжений в точке М для всевозможных направлений вектора п определяет напряженное состояние в этой точке. В общем случае направление вектора напряжений рn не совпадает с направлением вектора нормали п.
22533. Свойства тензора напряжений. Главные напряжения 95 KB
  Свойства тензора напряжений. Главные напряжения Тензор напряжений обладает свойством симметрии. Для доказательства этого свойства рассмотрим приведенный в лекции 5 элементарный параллелепипед с действующими на его площадках компонентами тензора напряжений. Отличные от нуля моменты создают компоненты верхняя грань и права грань: После сокращения на элемент объема dV=dxdydz получим Аналогично приравнивая нулю сумму моментов всех сил относительно осей Оу и Ог получим еще два соотношения Эти условия симметрии и тензора напряжений...