Анализ и синтез систем автоматического регулирования icon

Анализ и синтез систем автоматического регулирования



НазваниеАнализ и синтез систем автоматического регулирования
Дата конвертации05.08.2012
Размер62.53 Kb.
ТипРеферат
Анализ и синтез систем автоматического регулирования


Министерство общего и профессионального образования Российской Федерации Новокузнецкий Филиал - Институт Кемеровского Государственного Университета Кафедра технической кибернетики Факультет информационных технологий Выполнил: студент III курса ФИТ группы ИАС 98-1 Батенев А. А. Курсовая работа По дисциплине "Теория автоматического управления" "Анализ и синтез систем автоматического регулирования" Руководитель: доцент, к. т. н. Марченко Ю. Н. Курсовая работа защищена с оценкой "_________" ________________________ _____ (подпись руководителя) "_____" ________________ 2001 г. Новокузнецк 2001 СодержаниеВведение 31. Постановка задачи 42. Синтез системы регулирования 5 2.1. Выбор типа регулятора 5 2.2. Алгоритм моделирования непрерывной САР на ЭВМ 53. Выбор настроек системы регулирования 74. Исследование устойчивости системы 95. Исследование чувствительности системы 12Вывод 15Список литературы 16 Введение Задача синтеза системы автоматического регулирования рассматриваетсякак задача определения наилучшего закона (алгоритма) формированиярегулятором регулирующих воздействий в частности, как задача коррекции внужном направлении динамических свойств регулятора. При этом рассмотрениесхем систем автоматического регулирования производится как на основанииструктурных соображений, т.е. исходя из характера взаимодействия отдельныхэлементом системы, определяемых лишь видом математического описания этихэлементов, так и в связи с физическими особенностями и выполняемыми имитехническими функциями. Практический опыт построения систем регулированияпромышленных объектов показывает, что главное значение здесь приобретает незадача выбора алгоритмов функционирования регуляторов, а задачи построенияоптимальной схемы получения регулятором текущей информации о состоянииобъекта регулирования, которое отражает характер взаимодействий между двумяфункциональными основными элементами системы регулирования - объектом ирегулятором. Объясняется это тем, что регулирование лишь по конечномуэффекту, т.е. путем оценки текущего значения показателя цели регулирования,как правило, не позволяет осуществить поддержание этого показателя натребуемом уровне с требуемой точностью даже при использовании самогосовершенного закона регулирования. Связано это в первую очередь с тем, чтопоказатель цели регулирования обычно реагирует на изменение регулирующихвоздействий с запаздыванием во времени. В результате информация,заключенная в текущем изменении этого показателя, оказывается взначительной степени обесцененной, так что дальнейшая, пусть даже самаясовершенная обработка ее в регулирующих устройствах не может восстановитьэти потери.
Практически поэтому почти каждая действующая системаавтоматического регулирования производственных процессов является системойкосвенного регулирования, в которой на вход регулятора подается не сампоказатель цели регулирования, а соответствующим образом подобранныекосвенные величины, связанные с показателем цели регулирования достаточнотесной зависимостью. Таким образом, при разработке автоматических системрегулирования производственных процессов приходится использовать также иинформационные методы. 1. Постановка задачиДано: Структура модели объекта управления: [pic] [pic] [pic]; [pic]; [pic]; [pic]; [pic]; [pic].Критерий: Длительность переходного процесса: [pic]Требуется: 1. синтезировать систему регулирования; 2. выбрать тип и настройки регулятора, в соответствии с критерием; 3. исследовать устойчивость системы; 4. исследовать чувствительность системы; 5. сделать вывод. 2. Синтез системы регулирования 2.1. Выбор типа регулятора Заданную длительность переходного процесса можно обеспечить прииспользовании регуляторов Смита и Ресвика. В регуляторе Ресвикаиспользуется обратная модель объекта содержащая дифференцирующее звено.Наличие дифференцирующего звена увеличивает шум сигнала и может привести кнеустойчивости системы. В регуляторе Смита в контуре неявного обращениямодели используется прямая модель объекта. Таким образом, синтезируемсистему с регулятором Смита. Для упрощения дальнейшей настройки принимаем [pic]. Идеальная передаточная функция компенсатора контролируемого возмущенияопределяется из соотношения: [pic], [pic] Наличие в передаточной функции компенсатора контролируемого возмущениядифференцирующего звена может привести к колебательности управления,поэтому можно остановиться на статической модели: [pic]. 2.2. Алгоритм моделирования непрерывной САР на ЭВМ Для дальнейшего моделирования системы на ЭВМ необходимо привести всеуравнения к дискретной форме. Инерционное звено первого порядка в дискретной форме примет вид: [pic];интегральное звено с отсечкой: [pic];ПИ-регулятор: [pic]; [pic]; Введем в систему промежуточные переменные z1-z8:тогда алгоритм моделирования системы будет выглядеть следующим образом: цикл по i от 0 до N; [pic] конец цикла по i.Из условия [pic], получаем [pic] и принимаем [pic]. 3. Выбор настроек системы регулирования Для полученной в [2] системы регулирования, время переходного процессабудет определяться значениями коэффициентов [pic] и [pic] регулятора [pic].Так как заданная длительность переходного процесса достаточно мала,необходима очень точная настройка регулятора. Для настройки регуляторавоспользуемся алгоритмом симплекс поиска. Начальные условия для симплекс поиска: [pic]; [pic]; [pic]; Результатом симплекс поиска оказалась точка: [pic]; [pic]; [pic]; Реакция системы на единичное входное воздействие при данных настройкахрегулятора приведена на рис. 1. Реакция системы на единичноенеконтролируемое возмущающее воздействие приведена на рис. 2. Реакциясистемы на единичное контролируемое возмущение приведена на рис. 3. 4. Исследование устойчивости системы Для построения областей устойчивости воспользуемся условием, данным впункте 5 рекомендаций к курсовой работе: [pic], где [pic] - достаточно большая величина на порядок превышающаявеличину выходной переменной. Принимаем [pic]. Область устойчивости системы на плоскости коэффициентов [pic]регулятора [pic] приведена на рис. 4. Области устойчивости системы на плоскостях [pic], [pic], [pic]приведены на рис. 5, 6 и 7 соответственно. "Неровность" границы областей устойчивости связана с тем, что наинтервале моделирования модуль ошибки регулирования расходящегося процесса"не успел" превысить заданную величину. На рис. 8 отображена областьустойчивости на плоскости [pic] регулятора [pic]. Цвет характеризует времяпереходного процесса (чем ярче точка, тем короче переходный процесс),заштрихованная область – это область, в которой переходный процесс незавершился на интервале моделирования и модуль величины ошибки не превысилмаксимального значения. По рис. 8 можно определить направление расширения области (в сторону"гребней"), в которой, при увеличении интервала моделирования, переходныйпроцесс успеет завершится. Во всех остальных областях устойчивостинаблюдается аналогичная картина – лучеобразное расширение области приувеличении интервала моделирования (например, рис. 9 – область устойчивости(T/Tм; ?/?м)). 5. Исследование чувствительности системы Для исследования чувствительности системы варьируются параметры [pic];[pic]; [pic] на интервале (50% от номинальной величины при единичномзадающем воздействии (рис. 10, 11 и 12) и единичном неконтролируемомвозмущении (рис. 13, 14 и 15). Показателем чувствительности были выбраныинтегральная ошибка системы (сплошная линия) и время регулирования(штрихпунктирная линия). Вывод Исследование чувствительности системы показало, что увеличениеотношения [pic] при единичном задающем воздействии вызовет резкий скачеквремени регулирования, связанный с колебательностью переходного процесса, инезначительно уменьшит интегральную ошибку системы. По этой же причинепроизойдет скачек времени регулирования при изменении отношения [pic] и[pic], но интегральная ошибка увеличится. Уменьшение данных отношенийвызовет плавное увеличение времени регулирования. При единичном возмущающем воздействии уменьшение отношений(приблизительно на 0.95) вызовет резкий спад времени регулирования ипоследующее его плавное увеличение. При увеличении отношений [pic] и [pic]будет увеличиваться интегральная ошибка системы и, скачкообразно, времярегулирования. Для [pic] время регулирования будет увеличиваться плавно. В обоих случаях, при вариации коэффициентов, интегральная ошибкасистемы не изменяется более чем на 45%. Список литературы 1. Ротач В. Я. Расчет динамики промышленных автоматических систем регулирования. – М.: Энергия, 1973. -440с. 2. Анализ и синтез систем автоматического регулирования: Метод. указ. Сост.: Ю. Н. Марченко: НФИКемГУ. – Новокузнецк, 2001. – 14 с.-----------------------[pic][pic][pic]++[pic][pic] ??w ??u ?w ?u ?мu fр ?м?u fw + + + – – + + + – + + + y* y w ? u ?u Рис. 2 Реакция системы на единичное неконтролируемое возмущение (?=1) Рис. 3 Реакция системы на единичное контролируемое возмущение (w=1) [pic] Рис. 7 Область устойчивости системы на плоскости (k/kм; ?/?м) Рис. 4 Область устойчивости системы на плоскости (kp; ki) регулятора fр Рис. 5 Область устойчивости системы на плоскости (T/Tм; k/kм) Рис. 6 Область устойчивости системы на плоскости (T/Tм; ?/?м) [pic] Рис. 1 Реакция системы на единичное входное воздействие (y*=1) [pic] [pic] [pic] Рис. 10 Чувствительность системы при изменении k/kм (y*=1) Рис. 11 Чувствительность системы при изменении T/Tм (y*=1) Рис. 12 Чувствительность системы при изменении ?/?м (y*=1) Рис. 13 Чувствительность системы при изменении k/kм (?=1) [pic] [pic] Рис. 14 Чувствительность системы при изменении T/Tм (?=1) [pic] Рис. 15 Чувствительность системы при изменении ?/?м (?=1) ?u u ? w y y* – + + + + + + – – + + + ??w fw ?w fр ?мu ?u ??u ?м?u z2 z1 z6 z3 z4 Рис. 9 Область устойчивости на плоскости (T/Tм; ?/?м) z5 z7 z8 Рис. 8 Область устойчивости на плоскости (kp; ki) регулятора fр




Похожие:

Анализ и синтез систем автоматического регулирования iconАнализ и синтез систем автоматического регулирования
Цель работы: Целью данной курсовой работы является решение задач по анализу и синтезу систем автоматического регулирования, связанные...
Анализ и синтез систем автоматического регулирования iconВопросы к зачету по дисциплине
Тема Основные понятия и определения теории автоматического регулирования. Разновидности систем автоматического регулирования
Анализ и синтез систем автоматического регулирования iconВ. Г. Храменков материалы по итоговому контролю
Тема Основные понятия и определения теории автоматического регулирования. Разновидности систем автоматического регулирования
Анализ и синтез систем автоматического регулирования iconВ. Г. Храменков материалы по текущему контролю
Тема n основные понятия и определения теории автоматического регулирования. Разновидности систем автоматического регулирования
Анализ и синтез систем автоматического регулирования iconКонтрольные вопросы к экзамену
Понятия автоматического управления, автоматического регулирования. Определения системы автоматического управления, системы автоматического...
Анализ и синтез систем автоматического регулирования iconРабочая программа дисциплины теория автоматического управления
Цель освоения дисциплины – формирование знаний и умений анализа и синтеза систем автоматического регулирования и управления
Анализ и синтез систем автоматического регулирования iconКалендарный план выполнения курсовой работы по дисциплине «Теория автоматического управления»
Обзор и анализ методов расчета параметров настройки регуляторов с типовыми законами регулирования
Анализ и синтез систем автоматического регулирования iconМетодические указания к проведению лабораторной работы по курсу «Синтез автоматических приборных устройств» для студентов специальности 015500 «Приборостроение»
Определение показателей качества системы автоматического регулирования. Методические указания к проведению лабораторной работы №2...
Анализ и синтез систем автоматического регулирования iconБюллетень новых поступлений в библиотеку Иргупс за январь-июль 2011 г
Автоматика. Системы автоматического управления и регулирования. Интеллектуальная техника. Оборудование систем управления. Техническая...
Анализ и синтез систем автоматического регулирования iconВ. Г. Храменков материалы по рубежному контролю
Дать понятия об объекте регулирования, регуляторе, системе автоматического регулирования; регулируемой, задающей величинах, регулирующем...
Разместите кнопку на своём сайте:
Документы


База данных защищена авторским правом ©rushkolnik.ru 2000-2015
При копировании материала обязательно указание активной ссылки открытой для индексации.
обратиться к администрации
Документы