Другие предметы \ Теория автоматического управления

Настройка регуляторов по графикам переходных процессов: Методические указания к выполнению лабораторной работы, страница 3

Уменьшаем коэффициент при пропорциональной составляющей регулятора до установления устойчивого колебательного затухающего переходного процесса с перерегулированием (при малом значении выходного сигнала, наоборот, необходимо увеличивать коэффициент регулятора). На рис. 10 приведен переходной процесс при . Система имеет затухающий переходной процесс с допустимым перерегулированием, но не выходит на заданное значение , задаваемое источником ступенчатого сигнала .

Увеличение коэффициента увеличивает выходной сигнал, но увеличивает и колебательность, что недопустимо. Уменьшение уменьшает колебательность, но увеличивает отклонение выходной переменной от заданного значения. Таким образом, найдено оптимальное предварительное значение регулятора. Вывод регулируемой переменной на заданное значение производится с помощью интегральной составляющей.

5. Выбор значения коэффициента интегральной составляющей регулятора.

Вводим малое значение коэффициента интегральной части, чтобы переходной процесс был устойчивый. На рис. 11 приведен переходной процесс исследуемой системы при . Система стала выходить на заданное значение , но имеет большое время переходного процесса. Постепенно увеличивая , добиваемся максимального снижения времени регулирования при допустимом значении перерегулирования системы и уровня колебательности (количество колебаний на протяжении переходного процесса не более 2-3) (рис. 12). Обращаем внимание, что колебания продолжаются до текущего значения времени , но время регулирования считается до получения ошибки регулирования. Следовательно, переходный процесс длится от - момента начала переходного процесса - до , т.е. .

6. Выбор значения коэффициента дифферециальной составляющей регулятора. Начиная с малых значений, увеличиваем коэффициент при дифференциальной составляющей регулятора и добиваемся уменьшения степени колебательности и времени переходного процесса выхода системы на заданное значение.

На рис. 13 приведен переходный процесс системы по задающему воздействию при значениях коэффициента регулятора . Время переходного процесса осталось прежним, но степень колебательности и перерегулирование системы снизились.

На рис. 14 приведен переходный процесс системы по задающему воздействию при значениях коэффициента регулятора . Время переходного процесса снизилось практически до , перерегулирование близко к нулю.

7. Анализ эффективности работы системы при ступенчатом возмущающем воздействии. Для этого на блоке необходимо задать ступенчатое воздействие, например, с 0 на -2 в момент времени 20 сек и провести моделирование работы системы. При необходимости надо увеличить продолжительность времени моделирования системы. Графики переходных процессов, приведенные на рис. 15, показывают, что система отрабатывает изменения задающего и возмущающего воздействий.

8. Анализ эффективности системы при стохастическом возмущающем воздействии.

Подать на выход объекта управления стохастическое возмущающее воздействие (рис. 16) и провести моделирование работы системы управления. Генерация стохастического возмущения производится генератором случайного сигнала и двух формирующих фильтров, реализованных на звеньях первого порядка. Формирующие фильтры нужны для получения стохастического сигнала со спектром составляющих, находящихся в зоне эффективной работы системы.

После окончания моделирования производится анализ графиков возмущающего воздействия и выходной переменной (рис. 17). Эффективность работы системы управления производится по отношению максимального значения возмущающего воздействия к максимальному значению выходной переменной системы управления .

Для данных, приведенных на рис. 17, .

Таким образом, система управления в 7 раз уменьшает по амплитуде влияние возмущающих воздействий на регулируемую переменную.

9. Подготовить, распечатать отчет и отчитаться по проделанной работе.

Содержание отчета

1. Название работы.

2. Цель работы.

3. Структурная схема анализируемой системы управления.

4. Схема моделирования системы в Simulink.

5. Графики переходных процессов в процессе настройки коэффициентов регулятора с пояснениями.

6. Выводы по работе.

Вопросы для самоконтроля

1. Дифференциальное уравнение и передаточная функция ПИД-регулятора.

2. Графики реакции составляющих регулятора на ступенчатое изменение задающего воздействия.

3. Влияние коэффициента пропорциональной составляющей регулятора на устойчивость и ошибку регулирования.

4. Методика настройки коэффициента пропорциональной составляющей.

5. Влияние коэффициента интегральной составляющей регулятора на устойчивость и ошибку регулирования.

6. Методика настройки коэффициента интегральной составляющей.

7. Влияние коэффициента дифференциальной составляющей регулятора на устойчивость и ошибку регулирования.

8. Методика настройки коэффициента дифференциальной составляющей.

9. Методика настройки ПИД-регулятора по реакции системы на ступенчатое задающее воздействие.

10. Анализ эффективности работы системы при случайном возмущающем воздействии.

Время, отведенное на выполнение работы

1	Подготовка к работе	1 акад. час
2	Выполнение работы	2 акад. часа
3	Подготовка и сдача отчета	1 акад. час
Всего		4 акад. часа

Литература

1. Никулин Е.А. Основы теории автоматического управления. - СПб.: БХВ, 2004,- 640с.

2. Ким Д.П. Теория автоматического управления. –М.: Физматлит, 2007, Т. 1.: Линейные системы.-312с.

3. Певзнер Л.Д. Теория систем управления.- М.: Изд-во МГГУ, 2002.-472с.

4. Практикум по теории автоматического управления: учеб. пособие /

Л.Д. Певзнер.-М.: Высшая школа, 2006. – 590с.

5. Бесекерский В.А., Попов Е.П. Теория систем автоматического регулирования.- М.: Наука, 2003. – 768 с.

6. Брюханов В.Н. Теория автоматического управления / под ред. Ю.М. Соломенцева. – М.: Высшая школа, 2000, - 268с.

7. Технология машиностроения: в 2 т. /В.М.Бурцев, А.С. Васильев, О.М. Деев и др.; под ред. Г.Н. Мельникова.- М.: Из-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 1998.- Т. 2. Производство машин.- 640с.