Параметрический синтез системы автоматического регулирования температуры теплоносителя, страница 8

Рисунок 2.5.2.1 – Линия равной степени колебательности m=0,221 (затухания Y=0,775)

Поскольку оптимальным настройкам регулятора соответствует точка на графике правее максимума, выбираем следующие настроечные параметры: С0=0,00547; С1=0,153; откуда находим коэффициент усиления регулятора Кр=0,153; время изодрома Ти=27,97сек.

Используя полученные данные, моделируем работу контура "регулятор – объект" в VisSim и строим график переходного процесса, показанный на рисунке 2.5.2.2: 

 

Рисунок 2.5.2.2 – Переходная характеристика замкнутого контура.

По графику переходного процесса, представленному на рисунке определяем следующие показатели качества регулирования:

1)  время переходного процесса tр=155сек;

2)  время нарастания переходного процесса tн=25сек;

3)  время достижения первого максимума tmax=40сек;

4)  перерегулирование =47%;

5)  число колебаний равно 2;

6)  колебательность процесса

7)  частота колебаний

8)  степень затухания

Анализируя показатели качества, можно говорить о том, что настройки регулятора определены не совсем верно: слишком велики время регулирования, перерегулирование (допустимый предел 45%), колебательность процесса и частота колебаний.

С помощью аппарата ПО VisSim оптимизируем настроечные параметры регулятора с целью повышения качества регулирования и устранения вышеуказанных замечаний. Процесс оптимизации (подбора параметров) проиллюстрирован на рисунках 2.5.2.3-2.5.2.4:

1) вначале была предпринята попытка уменьшить параметр С0 до значения 0,00447 (соответственно увеличить время изодрома регулятора), что позволило уменьшить амплитуду колебаний и тем сократить время переходного процесса, см. рисунок 2.5.2.3:

 

Рисунок 2.5.2.3 -  Переходной процесс при новых настройках регулятора

2) следующим пунктом предпринято дальнейшее уменьшение параметра С0 до 0,00247 и одновременное снижение С1 (коэффициента пропорциональности) до значения 0,053; что позволило получить следующий вид переходной характеристики (рис. 13):

 

Рисунок 2.5.2.4 – Переходный процесс в оптимальных настойках

Как видно из рис.13 в результате оптимизации настроечных параметров регулятора, удалось получить переходную характеристику с минимальным перерегулированием и колебательностью, и достигнуты следующие показатели качества:

1)  время переходного процесса tр=97сек;

2)  время нарастания переходного процесса tн=50сек;

3)  время достижения первого максимума tmax=70сек;

4)  перерегулирование =13%;

5)  число колебаний равно 1;

6)  колебательность процесса

7)  частота колебаний

8)  степень затухания

Таким образом при настроечных параметрах выбранного ПИ-регулятора С1=Кр=0,053 и С0=0,00247 (откудаТи= Кр/С0=21,5сек) были получены оптимальные показатели качества регулирования и вид переходной характеристики замкнутого контура "ПИ-регулятор - объект регулирования".