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

23 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

16828. Золотопромышленность, добыча полезных ископаемых 77.24 KB
  Золотопромышленность добыча полезных ископаемых М.В. Шиловский История открытия и формирования основных центров по добыче золота в Сибири целиком укладывается в рамки ХIХ в. В 1812 г. русским подданным было разрешено разрабатывать серебряные и золотые руды на Ура
16829. Организация защиты населения в военное время. Медицинское обеспечение мероприятий гражданской обороны 246 KB
  Рассмотреть вопросы организации защиты населения в период подготовки к возможным боевым действия и в военное время. Изучить коллективные средства защиты (убежища, противорадиационные укрытия, простейшие), их классификацию, тактико-технические характеристики, санитарно-гигиенические характеристики
16830. Сложные типы данных 218 KB
  Лекция 3 2.4. Сложные типы данных Сложные типы данных характеризуются типами их компонентов и методом их объединения. К сложным структурированным составным типам данных агрегатам относят массивы записи множества и файлы. Массивы Массив это nмерная совоку...
16831. Организация обработки данных 1.3 MB
  Лекция 4 6. Организация обработки данных Как правило в программах не удается ограничиться операторами присваивания. Для большинства реально используемых алгоритмов характерна широкая разветвленность процесса вычислений. При этом в зависимости от конкретных исходн...
16832. Ввод-вывод данных Основные виды работ с файлами любых типов. Основные понятия. Классификация файлов 179.5 KB
  Лекция 5 Вводвывод данных Основные виды работ с файлами любых типов. Основные понятия. Классификация файлов В системах обработки больших объемов информации данные хранятся не в ОП а во внешней памяти ВП на внешних запоминающих устройствах например на жестком м
16833. Вывод данных в текстовый файл 404 KB
  Лекция 6 Вывод данных в текстовый файл Процедуры Write и Writeln Вывод данных в текстовый файл осуществляется в основном для просмотра и подготовки к печати результатов работы программы. Вывод данных производится с помощью процедур Write и Writeln. С их помощью можно выводить...
16834. Модульное программирование 222.5 KB
  Лекция 7 1. Модульное программирование Основные понятия Принцип модульности оказывает наиболее сильное влияние на дисциплину мышления при решении задач. Он состоит в декомпозиции первоначального задания в связную систему подзадач и является основным методом в н
16835. Компиляция и подключение модулей 294 KB
  Лекция 8 Компиляция и подключение модулей Для того чтобы сформировать модуль библиотеку с подпрограммами можно отладить подпрограммы в составе основной программы а затем перенести их в модуль. Для использования подпрограмм модуля его надо оттранслировать т. е. сф
16836. Распределение оперативной памяти при выполнении программ 756 KB
  Лекция 9 1. Динамические переменные. Основные понятия Распределение оперативной памяти при выполнении программ Адресуемое пространство ОП в ОС MSDOS организовано сегментами: перенумерованными блоками памяти по 64 Кбайта. Причем сегмент может начинаться с любого фи