Экспериментальное исследование статического и астатического регулирования

Цель работы: экспериментально исследовать статическое и астатическое регулирование. Также провести теоретическое и экспериментальное исследование устойчивости и точности работы системы с П-, И-, ПИ-законами регулирования. Определить оптимальные параметры регулятора.

Ход работы:

На рисунке 1 представлена структурная схема исследуемой системы.

Рисунок 1 – Структурная схема исследуемой системы

Объект управления описывается передаточной функцией вида

                                     .                                 (1)

В качестве управляющего устройства поочерёдно используются три типа регуляторов:

 - пропорциональный (П) регулятор

                                         ,                                                  (2)

 - интегральный (И) регулятор

                                        ,                                                 (3)

 - пропорционально-интегральный (ПИ) регулятор

                                      .                                            (4)

Параметры задаются в соответствии с таблицей 1.

Таблица 1 – Значения параметров системы

№ варианта	Параметры регулятора		Параметры объекта
14	18	8	2,5	1	8

Задающее воздействие  Получили следующие переходные процессы .

Рисунок 2 – Переходная характеристика П-регулятора

t_р=8с

Рисунок 3 – Переходная характеристика И-регулятора

t_р=125с

Рисунок 4 – Переходная характеристика ПИ-регулятора

t_р=8с

Переходные процессы П- и ПИ-регуляторов являются наилучшими, поскольку - быстрозатухающий процесс. Время регулирования составляет 8с. Перерегулирование для П и ПИ-регуляторов

Следовательно их качество можно считать удовлетворительным.

 И-регулятора представляет собой плохозатухающие колебания.  Перерегулирование составляет

Качество неудовлетворительное.

Для САУ с каждым типом регулятора построила переходные процессы при уменьшенных на 10% и увеличенных на 10% параметрах регулятора.

Рисунок 5 – Переходная характеристика П-регулятора при увеличении на 10%

t_р=8с

Рисунок 6 – Переходная характеристика П-регулятора при уменьшении на 10%

t_р=8с

Таблица 2 — Параметры h(t) П-регулятора при изменении параметра Т_и

	До изменения	При увеличении на 10%	При уменьшении на 10%
	16,67%	16,67%	16,67%
	33,3%	33,3%	33,3%
tр	8с	8с	8с

При увеличении и уменьшении параметра П-регулятора остается неизменной. Это говорит о её устойчивости по отношению к погрешностям исходных данных.

Рисунок 7 – Переходная характеристика И-регулятора при увеличении на 10%

t_р=100с

Рисунок 8 – Переходная характеристика И-регулятора при уменьшении на 10%

t_р=200с

Таблица 3— Параметры h(t) И-регулятора при изменении параметра Т_и

	До изменения	При увеличении на 10%	При уменьшении на 10%
	16,67%	18,44%	12,5%
	33,3%	38,3%	25%
tр	125с	100с	200с

При увеличении параметра  И-регулятора переходной процесс становится лучше, перерегулирование уменьшается до 18,44%, время регулирования тоже уменьшается, но все же процесс длительный и плохозатухающий.При уменьшении параметра переходной процесс становиться хуже, перерегулирование, степень затухания уменьшаются, время регулирования увеличивается.

                             

Рисунок 9 – Переходная характеристика ПИ-регулятора при увеличении на 10%параметров

t_р=10с

Рисунок 10 – Переходная характеристика ПИ-регулятора при уменьшении параметров на 10%

t_р=8с

Таблица 4 — Параметры h(t) ПИ-регулятора при изменении параметра Т_и

	До изменения	При увеличении на 10%	При уменьшении на 10%
	16,67%	20%	20,7%
	33,3%	37,5%	40%
tр	8с	10с	8с

          При увеличении параметра ПИ-регулятора, качество процесса перерегулирование и степень затухания увеличиваются, но при этом время регулирования увеличивается, при уменьшении параметра время регулирования остается неизменным, а перерегулирование и степень затухания увеличивается.

Рисунок 11 – Переходная характеристика П-регулятора при увеличении параметра  на 10%

t_р=8с

Рисунок 12 – Переходная характеристика П-регулятора при уменьшении параметра  на 10%

t_р=8с

Таблица 5 — Параметры h(t) П-регулятора при изменении параметра К_об

	До изменения	При увеличении на 10%	При уменьшении на 10%
	16,67%	16,67%	16,67%
	33,3%	33,3%	33,3%
tр	8с	8с	8с

При увеличении и уменьшении параметра П-регулятора остается неизменной. Это говорит о её устойчивости по отношению к погрешностям исходных данных.

Рисунок 13 - Переходная характеристика И-регулятора при увеличении параметра  на 10%

t_р=200с

Рисунок 14 - Переходная характеристика И-регулятора при уменьшении параметра  на 10%

t_р=100с

Таблица 6 — Параметры h(t) И-регулятора при изменении параметра К_об

	До изменения	При увеличении на 10%	При уменьшении на 10%
	16,67%	12,5%	18,46%
	33,3%	25%	55,2%
tр	125с	200с	100с

Время регулирования И-регулятора при увеличении параметра увеличивается, значит качество ухудшается. А при уменьшении параметра время регулирования сокращается, перерегулирование и степень затухания увеличиваются, значит качество улучшается.

Рисунок 15 - Переходная характеристика ПИ-регулятора при увеличении параметра  на 10%

t_р=8с

Рисунок 16 - Переходная характеристика ПИ-регулятора при уменьшении параметра  на 10%

t_р=8с

Таблица 7 — Параметры h(t) ПИ-регулятора при изменении параметра К_об

	До изменения	При увеличении на 10%	При уменьшении на 10%
	16,67%	19,2%	20,14%
	33,3%	36,25%	39,7%
tр	8с	8с	8с

И при увеличении, и при уменьшении параметра ПИ-регулятора качество улучшается, т. к. Перерегулирование и степень затухания увеличиваются, а время регулирования не меняется.