Моделирование обводного канала и упредителя Смита в программе VisSim; анализ их свойств

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра Автоматики

Лабораторная работа №4

Группа: АА-66

Студенты:                                                                                               Преподаватель:      

Гордеев А.                                                                                                Жмудь В.А.

Мещеряков Д.

Дата сдачи:

Отметка о защите:

Новосибирск, 2010

Цель работы

Моделирование обводного канала и упредителя Смита в программе VisSim; анализ их свойств.

Исходные данные

Объект управления задан передаточной функцией вида:

Результаты моделирования

1.  Обводной канал

ЛАЧХ объекта управления и обводного канала изображены на рис. 1. Согласно рис. 1, передаточная функция обводного канала будет иметь вид:

Рис. 1. ЛАЧХ объекта (L_об) и обводного канала (L_ОК)

Структурная схема замкнутого объекта представлена на рис. 2.

Рис. 2. Структурная схема замкнутого объекта и график переходного процесса

Как видно из рис. 2, переходный процесс в исходном объекте неустойчив.

Предлагается ввести обводной канал для того чтобы объект стал устойчивым. Структурная схема модифицированной системы и график переходного процесса представлены на рис. 3.

Рис. 3. Структурная схема модифицированной системы и график переходного процесса

Введение обводного канала позволило сделать объект управления устойчивым.

ПИД-регулятор для данной системы настроить не удалось. Была произведена настройка ПИ-регулятора.

Структурная схема системы с регулятором и график переходного процесса приведены на рис. 4.

Рис. 4. Структурная схема системы с ПИ-регулятором и график переходного процесса

Введение ПИ-регулятора позволило незначительно сократить время переходного процесса и свести статическую ошибку к нулю.

2.  Упредитель Смита

Объект управления задан передаточной функцией вида:

Также в объекте присутствует звено запаздывания:

Структурная схема замкнутого объекта и график переходного процесса представлены на рис. 5.

Рис. 5. Структурная схема замкнутого объекта и график переходного процесса

Как видно из рис. 5, исходный объект неустойчив.

Введем в систему упредитель Смита. Структурная схема модифицированной системы и график переходного процесса приведены на рис. 6.

Рис. 6. Структурная схема модифицированной системы и график переходного процесса

После введения упредителя Смита процессы в объекте стали устойчивыми.

Произведем настройку ПИД-регулятора для данного объекта без упредителя Смита (рис. 7) и с упредителем (рис. 8).

Рис. 7. Структурная схема системы с ПИД-регулятором без упредителя Смита

Рис. 8. Структурная схема системы с ПИД-регулятором и упредителя Смита

Сравнивая рисунки 7 и 8, можно сделать вывод о том, что введение в систему упредителя Смита улучшает качество переходного процесса: уменьшается длительность процесса и исключается перерегулирование.

Выводы

Моделирование показало, что применение обводного канала позволяет эффективно обеспечивать устойчивость объекта управления.

Введение упредителя Смита улучшает качество переходных процессов.

Список использованной литературы

1.  Жмудь В.А. Моделирование и оптимизация систем управления лазерным излучением в среде VisSim: Учебное пособие/ Новосиб. гос. ун-т. Новосибирск, 2010. 118 с.

2.  Основы теории непрерывных и дискретных систем регулирования. – 5-е изд., перераб. и доп.: учебное пособие / А.С. Востриков, Г.А.Французова, Е.Б. Гаврилов. – Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2008. 476 с.