Расчет настроек типовых регуляторов в одноконтурной автоматической системе реагирования - Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника дипломная работа

Главная

Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника
Расчет настроек типовых регуляторов в одноконтурной автоматической системе реагирования

Знакомство с этапами расчета настроек типовых регуляторов в одноконтурной автоматической системе реагирования. Особенности выбора типа промышленного регулятора. Способы построения области устойчивости в плоскости настроечных параметров регулятора.


посмотреть текст работы


скачать работу можно здесь


полная информация о работе


весь список подобных работ


Нужна помощь с учёбой? Наши эксперты готовы помочь!
Нажимая на кнопку, вы соглашаетесь с
политикой обработки персональных данных

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

регулятор одноконтурный автоматический
- Определить настроечные параметры (настройки) типового (ПИ, ПИД, ПД) регулятора в одноконтурной АСР, обеспечивающие минимум интегрального квадратичного критерия I 0 при заданном ограничении запаса устойчивости m?m зад .
- Выбрать промышленный регулятор и его настройки.
1. Построить переходную кривую объекта по табличным данным;
2. По переходной кривой методом «площадей» Симою М.П. определить параметры нескольких моделей объекта (площадь S1 рассчитать вручную);
3. По найденным передаточным функциям методом обратного преобразования Лапласа рассчитать и построить переходные кривые моделей (две точки одной из кривых рассчитать вручную). Выбрать рабочую модель, наиболее близкую к объекту;
4. Построить нормальную и расширенную АФХ рабочей модели объекта (одну точку АФХ вручную).
5. Выбрать закон регулирования (расчет вести для двух законов регулирования). Определить рабочий диапазон частот на АФХ объекта для выбранных законов регулирования;
6. Построить область устойчивости в плоскости настроечных параметров регулятора (одну точку кривой Д-разбиения для одного из регуляторов построить вручную);
7. Рассчитать и построить в плоскости параметров настроек кривую равного значения: m зад = 0,350 - вариант 7;
8. Определить оптимальные параметры регулятора;
9. Построить АФХ разомкнутой АСР (одну точку рассчитать вручную) и АЧХ замкнутой по задающему воздействию для оптимальных настроек регулятора;
10. Построить переходные кривые в замкнутой АСР по задающему и возмущающему воздействию методом Акульшина. Амплитуду задающего воздействия принять равной 1, возмущающего - значению при снятии кривой разгона;
11. Провести анализ качества регулирования. Выбрать наилучший закон регулирования;
12. Выбрать тип промышленного регулятора и определить значения его настроечных параметров.
?Х = 25 кПа; - амплитуда входного сигнала;
?У уст = 8 о С; - диапазон изменения входного сигнала
Таблица 1. Переходный процесс объекта:
1 . Построение переходной кривой объекта
Переходной кривой называется реакция звена на единичное скачкообразное воздействие при нулевых начальных условиях. В реальности амплитуда входного сигнала может быть отлична от единицы, в этом случае переходную кривую называют кривой разгона.
По данным таблицы 1 строится переходная кривая объекта (Рисунок 1), при этом запаздывание не учитывается.
Так как выходной сигнал имеет конечное установившееся значение, то есть система приходит к статическому режиму, в котором скорости изменения входного и выходного сигналов равны нулю, то можно говорить о том, что объект с самовыравниванием.
2. Определение параметров моделей объекта методом Симою М.П.
Математической моделью называется система математических соотношений (уравнений), устанавливающих связь между входными и выходными сигналами объекта.
В данном случае общий вид модели будет следующий:
- нормированная передаточная функция;
- время запаздывания (по исходным данным );
Нормированной передаточной функции соответствует нормированная переходная характеристика (t), которая определяется как отношение текущего значения выходного сигнала к его установившемуся значению:
Для определения коэффициентов и нормированной передаточной функции используется метод «площадей» Симою.
S i - «площади» Симою; вычисляются по переходной кривой.
При известных «площадях» Симою, задаваясь определённой структурой модели можно определить её параметры (коэффициенты). «Площади» Симою определяются с помощью вспомогательной (t) функции:
Если из выражения (**) выразить , а затем приравнять правые части уравнений (*) и (**), то легко найти связь между моментами вспомогательной функции и «площадями» Симою:
Так - площадь под кривой вспомогательной функции
Рассчитаем вспомогательную функцию:
Для расчёта площади S 1 необходимо рассчитать значения вспомогательной функции (Таблица 2).
Таблица 2. Результаты расчёта вспомогательной функции
По данным Таблицы 3 строится график вспомогательной функции (Рисунок 2).
Рисунок 2. График вспомогательной функции (t)
Полученное значение и есть значение «площади» Симою S 1 .
Остальные расчёты проведём на ЭВМ (программа Simou.exe)
3. Расчёт переходной кривой по передаточной функции
Как видно из расчётов модель вспомогательного объекта с передаточной функцией (вариант 1, 7) является неустойчивой так как коэффициенты А(1)<0, A(4)<0. Вариант 3 также не подходит, так как количество коэффициентов знаменателя не должно быть равно количеству коэффициентов числителя.
Добавим ещё одну передаточную функцию:
Расчёт переходной кривой по передаточной функции для варианта 6
В итоге получаем оригинал переходной функции:
Рассчитаем две точки переходной кривой.
Остальные расчёты проведём на ЭВМ (программа LAP_NEW.exe)
Рисунок 3. Сравнение переходных кривых
Как видно из рис.3 переходная кривая седьмой вспомогательной модели объекта наиболее точно совпадает с переходной кривой самого объекта.
Передаточная функция данной модели:
4. Расчёт нормальной АФХ рабочей модели объекта.
Остальные расчёты проведём на ЭВМ (программа AFX_M.exe)
Рисунок 4. Нормальная АФХ рабочей модели объекта
Расчет расширенной АФХ рабочей модели объекта.
Рисунок 5. Расширенная АФХ рабочей модели объекта
Таблица 5. Результаты расчёта расширенной АФХ рабочей модели объекта
Выберем для дальнейших расчётов пропорционально-итегральный (ПИ) регулятор и пропорционально-итегрально-дифференциальный (ПИД) регулятор
А) Пропорционально-итегральный (ПИ) регулятор
Б) Пропорционально-итегрально-дифференциальный (ПИД) регулятор
6. Построение области устойчивости в плоскости настроечных параметров регулятора
Кривая D-разбиения является границей области устойчивости и показывает область изменения настроечных параметров регулятора, при которых система устойчива
Кривая Д-разбиения может быть получена из характеристического
уравнения замкнутой АСР подстановкой s=j
W (s) + 1 = 0, что эквивалентно D з (s) = 0
Передаточная функция разомкнутой АСР
W (s) = W р (s). W м (s), где W р (s) - передаточная функция регулятора.
Уравнение границы области устойчивости:
Преобразуем это уравнение следующим образом
K 1 •V(s) + K 0 . X(s) + 1 = 0 ,где V(s) = W м (s); X(s) = W м (s)/s;
Сделаем подстановку s = j• K 1 . V(j . ) + K 0 . X(j . ) +1 = 0.
K 1 . V 1 () + K 0 . X 1 () +1 = 0, где V 1 () = Re V(j); X 1 ()= Re X(j)
K 1 . V 2 () + K 0 . X 2 () = 0. V 2 ()= Im V(j); X 2 ()= Im X(j)
Решение системы можно найти методом определителей
Преобразования такие же, как в пункте 4, поэтому можем записать выражения для действительной и мнимой части:
Рассчитываем значение кривой Д-разбиения в точке соответствующей частоте
V 1 () = Re W м (j); V 2 ()= Im W м (j)
Остальные расчёты проведём на ЭВМ (программа TUN_WT.EXE)
Рисунок 6. Д-разбиение ПИ-регулятора
Рисунок 7. Д-разбиение ПИД-регулятора при б=0.15
Таблица 7. Параметры настройки ПИД-регулятора при б=0.15
Рисунок 8. Д-разбиение ПИД-регулятора при б=0.6
Таблица 8. Параметры настройки ПИД-регулятора при б=0.6
Рисунок 9. Д-разбиение ПИД-регулятора при б=0.4
Таблица 9. Параметры настройки ПИД-регулятора при б=0.4
7. Расчет и построение в плоскости параметров настроек кривой равного значения
Степень колебательности m=m зад =0.350
Рисунок 10. Кривая m=m зад для ПИ-регулятора
Таблица 10. Параметры настройки ПИ-регулятора
Рисунок 11. Кривая m=m зад для ПИД-регулятора б=0.15
Таблица 11. Параметры настройки для ПИД-регулятора б=0.15
Рисунок 12. Кривая m=m зад для ПИД-регулятора б=0.6
Таблица 12. Параметры настройки для ПИД-регулятора б=0.6
Рисунок 13. Кривая m=m зад для ПИД-регулятора б=0.4
Таблица 12. Параметры настройки для ПИД-регулятора б=0.4
Рисунок 14. Совмещенные кривые для ПИ-регулятора
Рисунок 15. Совмещенные кривые для ПИД-регулятора б=0.15
Рисунок 16. Совмещенные кривые для ПИД-регулятора б=0.4
Рисунок 17. Совмещенные кривые для ПИД-регулятора б=0.6
8. Определение оптимальных параметров регулятора
Положение оптимальной (рабочей) точки, как в случае ПИ, так и в случае ПИД- регулятора существенно зависит от степени неопределенности задачи.
Известно возмущение и передаточная функция объекта по каналу возмущения. В нашем случае скачкообразное возмущение приложено со стороны регулирующего органа, а передаточная функция рассчитывается по переходной кривой. В этом случае рабочая точка лежит несколько правее максимума граничной кривой и определяется формулами:
щ р = 1,2*щ max или щ р = 0,67*щ п
Найдём оптимальные параметры регуляторов.
Воспользуемся таблицей и рисунком, можно определить:
Воспользуемся таблицей и рисунком, можно определить:
9. Построение АФХ разомкнутой и АЧХ замкнутой АСР по задающему воздействию для оптимальных настроек регулятора
Передаточные функции разомкнутых систем:
Для расчёта АФХ в передаточную функцию разомкнутой системы сделаем подстановку s=j:
Остальные расчёты проведём на ЭВМ (программа AFX_M.exe)
Рисунок 17. АФХ разомкнутой АСР с ПИ-регулятором
Таблица 13. АФХ разомкнутой АСР с ПИ-регулятором
Рисунок 18. АФХ разомкнутой АСР с ПИД-регулятором
Таблица 14. АФХ разомкнутой АСР с ПИД-регулятором
АЧХ замкнутой АСР по заданию находится по формуле:
Вычисления проведём на ЭВМ (программа Excel). Таким образом, с помощью АФХ разомкнутой системы, изменяя частоту можно построить АЧХ замкнутой АСР по задающему воздействию.
Таблица 15. АЧХ замкнутой АСР по заданию для ПИ- и ПИД-регулятора
Рисунок 19. АЧХ замкнутой АСР по заданию для ПИ -регулятора
Рисунок 20. АЧХ замкнутой АСР по заданию для ПИД-регулятора
10. Построение переходных кривых в замкнутой АСР по задающему и возмущающему воздействию методом Акульшина
Анализ качества регулирования может производиться по прямым и косвенным критериям качества. Для анализа по прямым критериям необходимо построение переходного процесса. Методы построения переходных процессов делятся на две основные категории - точные и приближённые. Точные методы подразумевают точное решение дифференциальных уравнений, которыми описывается система. На практике чаще используются приближённые и в основном частотные методы.
Частотный метод Акульшина основан на том, что на вход АСР подаётся прямоугольная волна. Период выбирается так Т, что , то есть к моменту времени t=0 процесс установится, и начальные условия можно считать нулевыми… Прямоугольная волна раскладывается в ряд, значит, на выходе системы также получаем сигнал, состоящий из нескольких гармоник (по принципу суперпозиции). Для расчёта достаточно 50 гармоник.
Частота прямоугольной волны принимается равной .
Проведём расчёты на ЭВМ (программа AKULSH3.EXE)
Таблица 16. Значение переходного процесса в АСР с ПИ-регулятором
Таблица 17. Значение переходного процесса в АСР с ПИД-регулятором б=0,15
Таблица 18. Значение переходного процесса в АСР с ПИД-регулятором б=0,4
Рисунок 20. Переходный процесс в АСР с ПИ- регулятором
Рисунок 21. Переходный процесс в АСР с ПИД- регулятором (б=0,15)
Рисунок 22. Переходный процесс в АСР с ПИД- регулятором (б=0,4)
11. Анализ качества регулирования
Будем оценивать качество регулирования по прямым критериям, непосредственно по переходной кривой.
С помощью переходных кривых (рис. 17 и 18) определим прямые критерии качества и выберем наилучший закон регулирования.
Для обоих регуляторов как по заданию, так и по возмущению е уст >0
Для кривой по задающему воздействию
При б=0,15 ПИД-регулятор: Т р = 12,5 мин.
При б=0,4 ПИД-регулятор: Т р = 7,9 мин.
Для кривой по возмущающему воздействию
Перерегулирование находится только для процесса по задающему воздействию, так как по возмущению h уст =0
Для кривой по задающему воздействию
Для кривой по возмущающему воздействию
Анализируя прямые критерии, качества можно сделать вывод, что наилучшие регулирование осуществляется в системе с ПИД-регулятором при б=0,4 . Поэтому для рассчитанной АСР выбираем ПИД-закон регулирования.
12. Выбор промышленного регулятора
Найдём истинные настройки регулятора. Для этого необходимо учесть коэффициенты усиления датчика и клапана:
Для нашей АСР выбираем ПИД-регулятор типа ПР 3.35. Его передаточная функция имеет вид:
Найдём значение параметров настройки:
3.Постоянная времени дифференцирования:
Т.о. передаточная функция регулятора примет вид
1.Г.К. Аязян «Расчет автоматических систем с типовыми алгоритмами регулирования» Уфа: УНИ, 1989г.-135с.
2.Г.К. Аязян «Исследование линейной системы по корневым критериям качества». Методическое руководство. Уфа: УНИ, 1984г. - 23с.
3.Г.К. Аязян. «Расчет настроечных параметров типовых регуляторов одноконтурных автоматических систем регулирования». Методическое руководство по курсовому и дипломному проектированию. Уфа: УНИ, 1985г. - 25с.
Анализ свойств объекта управления, типовых регуляторов и выбор типа регулятора. Расчёт оптимальных параметров настроек регуляторов. Зависимость регулирующего воздействия от отклонения регулируемой величины. Интегральный и пропорциональный регуляторы. курсовая работа [1,2 M], добавлен 11.02.2014
Идентификация объекта методом последовательного логарифмирования, методом моментов и наименьших квадратов. Идентификация в среде Matlab. Расчет параметров настроек типовых регуляторов для детерминированных типовых сигналов, оптимального регулятора. курсовая работа [2,8 M], добавлен 22.11.2012
Синтез и анализ оптимальной одноконтурной системы автоматического управления. Расчеты по использованию регуляторов, реализующих ПИ- и ПИД-закон регулирования в цифровых системах. Выбор типа промышленного регулятора, определение его настроечных параметров. курсовая работа [3,2 M], добавлен 11.02.2016
Расчёт настроек ПИ-регулятора в контуре регулирования температуры. Схема одноконтурной системы управления. Настройки, обеспечивающие для заданного объекта процесс регулирования, удовлетворяющий данным критериям качества. Передаточная функция регулятора. контрольная работа [2,0 M], добавлен 01.06.2015
Идентификация объекта управления, воздействие на него тестового сигнала в виде ступенчатого изменения, получение разгонной характеристики. Расчет и оптимизация настроек непрерывного регулятора. Анализ замкнутой системы, состоящей из объекта и регулятора. курсовая работа [843,0 K], добавлен 24.04.2010
Определение и расчет типового регулятора ПИ, ПИД, минимизируещего интегральный квадратичный критерий при заданном ограничении. Расчет области устойчивости в плоскости настроечных параметров регулятора. Определение, расчет и постройка АФХ разомкнутой АСР. курсовая работа [1,2 M], добавлен 23.01.2012
Электромеханический преобразователь, пропорциональный регулятор, гидроусилитель. Настройка идеального регулятора по передаточной функции или по заданной переходной характеристике. Компенсационный регулятор с упрощенным операционным усилителем. курсовая работа [1,5 M], добавлен 12.05.2016
Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д. PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах. Рекомендуем скачать работу .

© 2000 — 2021



Расчет настроек типовых регуляторов в одноконтурной автоматической системе реагирования дипломная работа. Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника.
Реферат: Управление промышленной фирмой: социально-экономические аспекты
Реферат Биологически Активные Вещества Витамины
Дипломная работа: Автоматизация процессов документооборота
Реферат Великие Скульпторы
Эссе Таджикистан Мой Край Родной
Реферат по теме Софизмы и парадоксы
Реферат по теме Фармакотерапия при гипертонии
Курсовая работа: Бизнес-план предприятия общественного питания
Реферат по теме Анна Ахматова
Диссертации На Тему Управления Недвижимостью
Реферат Методы Экспериментального Исследования
Аллотропия Металлов Реферат По Химии
Методическое указание по теме Примеры решения типовых задач
Сочинение Детство В Спорте
Контрольная работа: Політичне співробітництво України та Болгарії у 1991-2006 роках
Конституция Реферат 9 Класс
Реферат: Чем накормит ХХI век. Скачать бесплатно и без регистрации
Курсовая работа по теме Лингвистическое моделирование ценностных ориентиров в заголовках британских СМИ
Контрольная работа по теме Соціонічні відносини
Реферат: Форма внешнеэкономической сделки. Скачать бесплатно и без регистрации
Фундаментальные взаимодействия и многообразие структур в микро- , макро- и мегамире - Биология и естествознание реферат
Казанский Государственный медицинский институт в годы Великой Отечественной войны - История и исторические личности реферат
Принятие христианства на Руси, русский взгляд - История и исторические личности реферат