Расчет и анализ системы управления. Расчет внутреннего контура регулирования. Коэффициенты объекта управления, страница 2

 

                Рис. 20 Внешний контур регулирования.

W_Д2 – передаточная функция датчика 2.

Для регулирования внешнего контура применяем ПИ-закон регулирования. Это позволит увеличить точность регулирования, уменьшить время отработки задающего воздействия, свести статическую ошибку к 0 (нулю).

С помощью программы ASIM_LIN рассчитываем на ЭВМ область устойчивости  и линию равного запаса устойчивости.

а) определение границы колебательной устойчивости – см. рис. 21;

б) определение линии равной колебательности  – см. рис.22: находим оптимальные настройки регулятора 2: К1=2,1784 ; К2= 2,1067

Рис.  21 Область устойчивости  внешнего контура

Рис.22  Линия равного запаса  устойчивости  внешнего контура

Используя также программу ASIM_LIN производим построение переходного процесса по управляющему воздействию (изменение расхода общего воздуха 3 нм³/с ,см. рис.23,24,25) при разных настройках К1 и К2:

а) при К1=2,5364 и К2=2,4545 перерегулирование составляет 5%, что в переводе на %О₂ =0,05 % (рис. 23 ).

время переходного процесса t_п = 57 с запаздывание t= 21с.

Рис.  23 Переходный процесс по задающему воздействию при К1=2,5364 и К2=2,4545.

б) при других настройках: К1=1,7659 и К2=1,6846

перерегулирование составляет 11% или 0,1 % О₂ (рис.24), время переходного процесса t_п = 141 с запаздывание t= 21с.

в) К1=2,2519 и К2=2,1831

перерегулирование составляет 9% или 0,08 % О₂ (рис.25), время переходного процесса t_п = 120 с запаздывание t= 21с.

Рис. 24 Переходный процесс по задающему воздействию при К1=1,7659 и К2=1,6846.

Рис. 25   Переходный процесс по задающему воздействию при К1=2,2519 и К2=2,1831

При построении графика переходного процесса с разными настройками К1 и К2 видно, что минимальное перерегулирование будет при К1=2,5364 и К2=2,4545.

Эти настройки мы выбираем для регулятора 2 внешнего контура.

С помощью программы ASIM_LIN строим переходный процесс по возмущающему воздействию (рис.27,28,29). В качестве возмущающего воздействия рассмотрим зависимость изменения содержания свободного кислорода за конвективным пучком от расхода черного щелока.

 

Рис.26. Модель возмущающего воздействия.

Передаточная функция имеет вид:

Значения К_В, Т_В и τ_В будут следующими:

К_В=-0,25 ºС/ºС ; Т_В=36 с ; τ_В=30 с.

Используя также программу ASIM_LIN производим построение переходного процесса по возмущению (изменение расхода черного щелока 5 кг/с ,см. рис         ) при разных настройках К1 и К2:

а) при К1=2,5364 и К2=2,4545 перерегулирование составляет 6 %, что в переводе на %О₂ =0,08 % (рис. 27).

Рис. 27 Переходный процесс по возмущению при К1=2,5364 и К2=2,4545.

б) при других настройках: К1=1,7659 и К2=1,6846

перерегулирование составляет составляет 6 %, или %О₂ =0,08 % (рис. 28),

Рис. 28 Переходный процесс по возмущению при К1=1,7659 и К2=1,6846.

в) К1=2,2519 и К2=2,1831

перерегулирование составляет 6% или 0,08 % О₂ (рис. 29).

Рис. 29 Переходный процесс по возмущению при К1=2,2519 и К2=2,1831

При изменении настроек регулятора К1 и К2 переходный процесс  по характеру протекания изменяется незначительно, поэтому выбираем следующие настройки:

К1=2,5364 и К2=2,4545 – оптимальные настройки регулятора 2.

Перерегулирование составляет 6%, в %О₂= 0,08ºС, что находится в заданных пределах  ±1%С.

Вывод: при расчете 2-х контурной системы автоматического регулирования были получены следующие настройки регуляторов:

для регулятора 1 (внутренний контур регулирования) К1=1549, К2=1284;

для регулятора 2 (внешний контур регулирования) К1=2,5364 и К2=2,4545.