3989

Переходные процессы в АСУ

Лабораторная работа

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Лабораторная работа №7 Переходные процессы в АСУ Цель работы Исследовать переходные процессы в замкнутой АСУ. Выполнить анализ влияния параметров объекта управления и регулятора на показатели качества переходных процессов в АСУ. Построение модели АС...

Русский

2012-11-10

299.7 KB

24 чел.

Лабораторная работа №7

Переходные процессы в АСУ

Цель работы

Исследовать переходные процессы в замкнутой АСУ. Выполнить анализ влияния параметров

объекта управления и регулятора на показатели качества переходных процессов в АСУ.

Построение модели АСУ в пакете WorkBench

Пакет WorkBench включает в

свой состав специальные блоки,

которые

имеют

характеристики

аналогичные элементарным звеньям ТАУ рисунок 1.

Рис. 1 Панель функциональных блоков

С их помощью можем собрать замкнутую АСУ, состоящую

из статического объекта управления и ПИД–регулятора. Структурная схема АСУ представлена на рисунке 2. На самом деле

данная система представляет собой принципиальную электрическую схему, а функциональные блоки выполняют обработку

электрических сигналов. Регулируемая величина, управляющее

воздействие, заданное значение, возмущение по нагрузке – все

это также представлено электрическими сигналами. В том виде,

как собрана данная схема АСУ, она позволяет исследовать переходные процессы по нагрузке

Рис. 3 Задающее и сравнивающее устройства

Рассмотрим, как реализованы отдельные части АСУ. На рисунке 3 показаны задающее устройство и устройство сравнения.

Задающее устройство выполнено в виде источника ЭДС с нулевым значением, то есть

Х з = 0 . Сравнивающее устройство представляет собой сумматор. Для канала A установлен коэффициент передачи 1, для канала B коэффициент –1, канал C не используется. Коэффициенты задаются в свойствах

блока рисунок 4. В канал A поступает сиг-

Рис. 4 Настройка коэффициентов сравнивающего

устройства

нал с задающего устройства, а в канал B с выхода АСУ.

3


Рис. 2 Структурная схема АСУ


Регулятор представлен параллельным соединением

трех блоков: усилительный блок, блок интегрирования и

блок дифференцирования. На выходе сигналы всех блоков суммируются рисунок 5. На положительные входы

блоков подается сигнал со сравнивающего устройства, а

отрицательные входы соединены с общим проводом.

При первоначальном составлении схемы необходимо

выполнить настройку блоков, в соответствии с рисунками 6, 7, 8. Для пропорциональной составляющей необходимо установить коэффициент передачи в соответствии с вариантом задания приложение 1. Для интеграль-

Рис. 5 Структура ПИД–регулятора

ной и дифференциальной составляющей установить коэффициенты равные нулю. Таким

образом, первоначально будем использовать

П–регулятор. Следует обратить внимание, что

при настройке интегральной и дифференциальной

составляющей

необходимо

Рис. 6 Настройка коэффициентов П–составляющей

ввести пределы в виде “-1000 kV”,

“1000 kV” и “1 μV”, так как выражения вида “1e+06” WorkBench не принимает, считая их ошибочными. В

блоке суммирования на выходе регулятора все настройки остаются по

умолчанию равными единице.

Далее вслед за регулятором расположен еще один блок суммирова-

Рис. 7 Настройка коэффициентов И–составляющей

ния. Он предназначен для сложения

сигнала управляющего воздействия с

выхода регулятора, поступающего на

вход B и возмущения по нагрузке, поступающего на вход A. С выхода этого сумматора сигнал поступает на

вход объекта управления. В этом блоке суммирования все настройки остаются по умолчанию равными единице.

Рис. 8 Настройка коэффициентов Д–составляющей


Структурная схема объекта управления представлена на рисунке 9. Он состоит

из усилительного блока и двух интегрирующих цепочек. Коэффициент передачи

усилительного блока и значения резисторов устанавливается в соответствии с вариантом задания приложение 1. Емкость конденсаторов принять 1 микрофарада. Каждая интегрирующая цепочка имеет переда-

Рис. 9 Структура объекта управления

точную функцию как у апериодического звена с постоянной

времени

T = RC . Так как два апериодических звена включе-

ны последовательно, то объект управления представляет собой звено второго порядка без запаздывания, так как реализовать запаздывание средствами WorkBench не удается.

Для подачи возмущения используется цепь представленная на рисунке 10. Она состоит из источника ЭДС и переключателя. Во время начала моделирования цепь должна быть разомкнута (ключ в нижнем положении). Для подачи возмущения нужно клавишей пробел (Space) перевести ключ в верхнее

Рис. 10 Устройство подачи

возмущения

положение. При этом возмущение через сумматор поступает на вход объекта управления. Величину возмущения установить в соответствии с вариантом задания приложение 1.

Для наблюдения за переходным процессом можно использовать осциллограф и анализатор

графиков.

Задания на лабораторную работу

Задание 1

1. Собрать схему АСУ в соответствии с рисунком 2. Параметры элементов схемы взять из

приложения по номеру варианта.

2. Построить график переходного процесса по нагрузке в АСУ с П–регулятором и определить показатели качества.

Задание 2

1. Опыт 1. Меняя 3..4 раза коэффициент передачи регулятора в диапазоне от исходного значения до 100 определить его влияние на показатели качества переходного процесса: динамическую ошибку

Х1 , динамический коэффициент регулирования R д , статическую ошибку Х ст , ко6


эффициент перерегулирования

δ , время регулирования τ р , период колебаний. Проанализировать

также, как меняется форма графика. Сделать выводы.

2. Опыт 2. Меняя 3..4 раза коэффициент передачи объекта управления в диапазоне от исходного значения до 1000 определить его влияние на показатели качества переходного процесса:

динамическую ошибку

Х1 , динамический коэффициент регулирования R д , статическую ошибку

Х ст , коэффициент перерегулирования δ , время регулирования τ р , период колебаний. Проанализировать также, как меняется форма графика. Сделать выводы.

3. Опыт 3. Меняя 3..4 раза значения резисторов в интегрирующих цепочках в диапазоне от

0,5 до 2 исходного значения 100 определить их влияние на показатели качества переходного процесса: динамическую ошибку

ошибку

Х1 , динамический коэффициент регулирования R д , статическую

Х ст , коэффициент перерегулирования δ , время регулирования τ р , период колебаний.

Проанализировать также, как меняется форма графика. Сделать выводы.

Задание 3

1. Опыт 1. Выполнить исследование ПИ–регулятора. Меняя 4..5 раз коэффициент передачи

блока интегрирования в диапазоне от 1 до 5 определить его влияние на показатели качества переходного процесса: динамическую ошибку

статическую ошибку

Х1 , динамический коэффициент регулирования R д ,

Х ст , коэффициент перерегулирования δ , время регулирования τ р , период

колебаний. Большее значение коэффициента соответствует меньшему времени интегрирования.

2. Опыт 2. Выполнить исследование ПД–регулятора. Меняя 4..5 раз коэффициент передачи

блока дифференцирования в диапазоне от 0,1 до 2 определить его влияние на показатели качества

переходного процесса: динамическую ошибку

Х1 , динамический коэффициент регулирования

R д , статическую ошибку Х ст , коэффициент перерегулирования δ , время регулирования τ р , период колебаний. Большее значение коэффициента соответствует большему времени дифференцирования.

3. Опыт 3. Выполнить исследование ПИД–регулятора. Меняя по 2..3 раз каждый из коэффициентов передачи блоков интегрирования и дифференцирования в указанных выше диапазонах

исследовать формы графиков переходных процессов.

Содержание отчета

1. Титульный лист.

2. Тема и цель работы.

3. Задание 1. Полная исследуемая схема АСУ в WorkBench в соответствии с вариантом за7


дания. Крупный качественный график переходного процесса с обозначениями показателей качества. Формулы и результаты расчета показателей качества.

4. Задание 2. По каждому опыту отдельно. Описание выполняемых действий. Таблицы с перечнем значений изменяемых параметров и результатами расчета показателей качества. По 2..3

примера графиков (можно копии экрана осциллографа) подтверждающих результаты расчетов.

Выводы о степени влияния.

5. Задание 3. По опытам 1 и 2 отдельно. Описание выполняемых действий. Таблицы с перечнем значений изменяемых параметров и результатами расчета показателей качества. По 2..3

примера графиков (можно копии экрана осциллографа) подтверждающих результаты расчетов.

Выводы о степени влияния. По опыту 3 представить 3..4 примера графиков (можно копии экрана

осциллографа) показывающих как меняется форма графиков переходных процессов при различных сочетаниях параметров. Выводы.

8


Приложение 1

Варианты заданий

№п/п

K об

R , мОм

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

23

24

25

26

27

28

29

30

1,8

2,0

2,2

1,8

2,0

2,2

1,8

2,0

2,2

1,8

2,0

2,2

1,8

2,0

2,2

1,8

2,0

2,2

1,8

2,0

2,2

1,8

2,0

2,2

1,8

2,0

2,2

1,8

2,0

2,2

16

18

20

22

16

18

20

22

16

18

20

22

16

18

20

22

16

18

20

22

16

18

20

22

16

18

20

22

16

18

0,8 мОм

0,9 мОм

1,0 мОм

1,1 мОм

1,2 мОм

0,8 мОм

0,9 мОм

1,0 мОм

1,1 мОм

1,2 мОм

0,8 мОм

0,9 мОм

1,0 мОм

1,1 мОм

1,2 мОм

0,8 мОм

0,9 мОм

1,0 мОм

1,1 мОм

1,2 мОм

0,8 мОм

0,9 мОм

1,0 мОм

1,1 мОм

1,2 мОм

0,8 мОм

0,9 мОм

1,0 мОм

1,1 мОм

1,2 мОм

Возмущение

Z

10

20

10

20

10

20

10

20

10

20

10

20

10

20

10

20

10

20

10

20

10

20

10

20

10

20

10

20

10

20

9



 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

57775. Взаємне розміщення прямих на площині 3.51 MB
  Мета та задачі уроку: узагальнити й систематизувати знання учнів з теми; закріпити вміння застосовувати отримані знання під час розв’язування задач; розвивати логічне мислення, комунікативні навички...
57776. Отзвуки «Серебряного века» 93.5 KB
  Цели урока: познакомить учащихся с творчеством выдающихся поэтов и композиторов эпохи серебряного века; развивать умение вслушиваться в музыку стихотворений и музыкальных произведений развивать воображение творческие способности...
57777. Погода. Спостереження за погодою 1.21 MB
  Тип проекту: Пізнавальний дослідницький творчий Задачі проекту: розширити знання учнів про атмосферні явища шляхом узагальненого поняття погода; познайомитися з науковими дослідженнями прогнозування погоди виявити...
57778. Застосування похідної для побудови графіків функції 458.5 KB
  Яка функція називається опуклої вниз на інтервалі ; b Яка функція називається опуклою в гору на інтервалі ; b Що називається точкою перегину графіка функції Назвіть властивості графіків опуклості функції...
57779. ЗАСТОСУВАННЯ ПОХІДНОЇ ДО РОЗВ’ЯЗУВАННЯ ПРИКЛАДНИХ ЗАДАЧ 201.5 KB
  МЕТА: перевірити знання учнями формул для знаходження похідної та вміння застосовувати метод диференціального числення до розв’язування прикладних задач вміння виділяти етапи в розв’язуванні прикладних задач...
57780. Экстремальные задачи 2.81 MB
  Цель: ознакомить учащихся с понятием экстремальные задачи; составить алгоритм их решения с помощью производной; раскрыть область применения производной, показать, что производная – способ исследования процессов действительности и современного производства.
57781. Застосування похідної до дослідження функції 582.5 KB
  На дошці учень виконую вправу: знайти максимум функції. Перше завдання детектива Кожен учень отримує картку із завдання дослідити функцію. За виконання цього завдання учень отримує різну зарплатню оцінку в залежності від складності завдання...
57782. Похідна та її застосування 76 KB
  Мета проекту: показати широке застосування похідної; довести що похідна засіб дослідження процесів дійсності і сучасного виробництва; розвивати вміння досліджувати систематизувати вивчені факти...
57783. Применение производной к исследованию функции 1.89 MB
  Цели урока: сформировать навыки исследования и построения графиков функции с помощью производной. Учитель записывает на доске а ученики в тетради: Применение производной при исследовании функции.