Синтез автоматической системы стабилизации давления в теплообменнике охлаждения пирогаза - Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника курсовая работа

Главная

Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника
Синтез автоматической системы стабилизации давления в теплообменнике охлаждения пирогаза

Расчет оптимальных настроек непрерывного ПИ-регулятора методом теории дискретных систем. Получение разностного уравнения объекта регулирования и построение временных характеристик в аналоговой и дискретной форме. Модель системы управления в среде MATLAB.


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.


Управление техническим объектом обычно состоит в выработке команд, реализация которых обеспечивает целенаправленное изменение состояния этого объекта при соблюдении заранее обусловленных требований и ограничений.
Состояние объекта в отношении цели управления определяется текущими значениями некоторого числа контролируемых переменных, получивших название управляемых величин объекта.
Воздействия, получаемые объектом со стороны внешней среды и приводящие к нежелательным отклонениям управляемых величин, называют возмущающими воздействиями, или возмущениями.
Изменение управляемых величин в соответствии с целью управления (и в частности, поддержание их на неизменном уровне) осуществляется подачей на объект специально организуемых управляющих воздействий.
Для возможности реализации этих управляющих воздействий всякий объект снабжается специально предусмотренными для этой цели управляющими органами.
Управление, осуществляемое без участия человека, называют автоматическим, а техническое устройство, выполняющее в этом случае функции управления, -- автоматическим управляющим устройством или контроллером; объект управления и контроллер во взаимодействии друг с другом образуют систему автоматического управления.
Управление называется непрерывным, если осуществляемое контроллером изменение управляющего воздействия происходит в непрерывной зависимости от изменения задающего воздействия и управляемой величины (а возможно, и от производных и интегралов от этих изменений). В случае дискретного управления управляющее воздействие принимает лишь какое-нибудь одно из нескольких возможных значений (в пределе -- только из двух возможных значений).
Как правило, из общей задачи управления выделяется задача устранения (или, по крайней мере, сведения к допустимому минимуму) вредного влияния на достижение цели управления действующих на объект неконтролируемых возмущений, а также неконтролируемых погрешностей в задании модели объекта, т.е. задача, которая в структуре замкнутой системы управления решается на основе рабочей информации, получаемой контроллером по каналу обратной связи. Это относительно самостоятельная часть задачи управления получила название задачи регулирования объекта, а часть системы управления, выполняющая эту задачу, подсистемы регулирования.
Передаточная функция объекта управления по каналу регулирующего воздействия имеет вид:
Определим корни характеристического уравнения:
Преобразуем знаменатель передаточной функции к следующему виду:
Так как один корень отрицательный, то и .
Для того чтобы в дальнейшем при получении Z-передаточной функции дискретного объекта регулирования можно было использовать обычное (а не модифицированное) Z - преобразование, следует изменить время запаздывания непрерывного объекта так, чтобы это время было бы равно целому числу периодов квантования.
Время запаздывания непрерывного объекта меняем с на .
В результате передаточная функция объекта управления будет иметь вид:
Разложим выражение в фигурных скобках на элементарные дроби через вычеты
по таблице находим Z-преобразование каждой дроби
В итоге, получим Z-передаточную функцию объекта вида:
после преобразований и подстановки времени квантования
Получаем разностное уравнение объекта:
После применения обратного преобразования Лапласа получаем формулу для вычисления временной характеристики непрерывного объекта:
Временная характеристика дискретного объекта регулирования получается из разностного уравнения заменой [kT] на дискретную единичную функцию 1[kT]:
Y[3.4]=1.2118•0-0.33526•0+0.43697•1 +0.30378•0=0.43698
Y[5.1]=1.2118•0.43698-0.33526•0+0.43697•1 +0.30378•1=1.27029
Y[6.8]=1.2118•1.27029-0.33526•0.43698+0.43697•1 +0.30378•1=2.13360
Y[8.5]=1.2118•2.13360-0.33526•1.27029+0.43697•1 +0.30378•1=2.90038
Построим графики временных характеристик непрерывного и дискретного объектов (Рис. 1):
Значения функций непрерывного и дискретного объектов - см. приложение Таблица 10.
Рис. 1. Временные характеристики непрерывного и дискретного объектов
· Получение КЧХ непрерывного объекта:
Значения координат точек для построения КЧХ - см. приложение Таблица 11.
· Получение КЧХ дискретного объекта:
Заменим, то получаем КЧХ дискретного объекта:
Значения координат точек для построения КЧХ - см. приложение Таблица 11.
Рис. 2. КЧХ непрерывного и дискретного объекта
Сравнивая характеристики непрерывного и дискретного объектов регулирования, можно сделать вывод, что векторы КЧХ дискретного объекта практически на всех частотах больше по модулю векторов КЧХ непрерывного объекта, но имеют большее отставание по фазе.
Произведем расчет настроек ПИ-регулятора в программе Linreg, для этого введем в соответствующие поля данные объекта управления, время запаздывания, коэффициент передачи, степень затухания.
Рис. 3. Интерфейс программы Linreg при расчете настроек ПИ-регулятора непрерывного объекта
Полученные значения настроек ПИ-регулятора:
Для нахождения оптимальных настроек непрерывного ПИ-регулятора графо-аналитическим методом используем построение на миллиметровой бумаге (см. приложение Рис.14), в котором:
Проводим из начала координат луч под углом .
- угол, характеризующий запас устойчивости системы.
Для точек КЧХ непрерывного объекта, попадающих в III квадрант определяем расстояние от начала координат.
Перпендикулярно откладываем расстояние и получаем КЧХ разомкнутой системы с ПИ-регулятором с известным значением .
Далее определяем радиус окружности, которая будет одновременно касаться КЧХ разомкнутой системы и луча, определяющего запас устойчивости.
Параметр настройки регулятора определяем по формуле:
Параметр определяется для каждого выбранного значения .
В таблице 1 приведены результаты расчета:
Для удобства нанесения на миллиметровую бумагу введем масштабный коэффициент:
Полученные значения с учетом масштаба приведены в таблице 2.
Значения рассчитанных параметров в см
Измеряя радиусы полученных окружностей (см. приложение Рис.14) определили значения . Результаты предоставлены в таблице 3.
Определение параметра регулятора непрерывного объекта
Настройки ПИ-регулятора, полученные в Linreg:
Для определения оптимальных настроек ПИ-регулятора построим графики зависимостей и см. Рис. 4 и Рис. 5.
Рис. 4. Зависимости Кп от Ти (для непрерывного объекта)
Рис. 5. Зависимости Кп/Ти от Ти (для непрерывного объекта)
Произведем расчет настроек цифрового ПИ-регулятора в программе Linreg, для этого введем в соответствующие поля данные объекта управления, время запаздывания, коэффициент передачи, степень затухания и период квантования.
Рис. 6. Интерфейс программы Linreg при расчете настроек цифрового ПИ-регулятора дискретного объекта
Полученные значения настроек ПИ-регулятора:
Для определения оптимальных настроек цифрового ПИ-регулятора графо-аналитически методом теории дискретных систем используем построение на миллиметровой бумаге (см. приложение Рис.15), в котором:
Проводим из начала координат луч под углом .
- угол, характеризующий запас устойчивости системы.
Для точек КЧХ дискретного объекта, попадающих в III квадрант определяем расстояние от начала координат.
К отрезку добавляется отрезок , характеризующий увеличение вещественной составляющей цифрового регулятора на . рассчитываем по формуле:
Перпендикулярно откладываем расстояние и получаем КЧХ разомкнутой системы с цифровым ПИ-регулятором с известным значением . рассчитываем по формуле:
Далее определяем радиус окружности, которая будет одновременно касаться КЧХ разомкнутой системы и луча, определяющего запас устойчивости. Параметр настройки регулятора определяем по формуле:
Параметр определяется для каждого выбранного значения .
В таблице 4 приведены результаты расчета:
Для удобства нанесения на миллиметровую бумагу введем масштабный коэффициент:
Полученные значения с учетом масштаба приведены в таблице 5.
Значения рассчитанных параметров в см.
Рассчитанные значения отрезка приведены в таблице 6 и в таблице 7.
непрерывный дискретный аналоговый регулятор
Значения рассчитанных параметров в см
Измеряя радиусы полученных окружностей (см. приложение Рис.15) определили значения . Результаты предоставлены в таблице 8.
Определение параметра регулятора дискретного объекта
Настройки ПИ-регулятора, полученные в Linreg:
Для определения оптимальных настроек ПИ-регулятора построим графики зависимостей и см. Рис. 7 и Рис. 8.
Рис. 7. Зависимости Кп от Ти (для непрерывного объекта)
Рис. 8. Зависимости Кп/Ти от Ти (для непрерывного объекта)
По рис. 4, рис. 5 и рис. 7, рис. 8 находим оптимальные настройки непрерывного и цифрового ПИ - регуляторов. Сведем данные в таблицу 8.
Определение параметра регулятора дискретного объекта
Расчетные данные совпадают с настройками ПИ-регулятора в программе Linreg.
Для дальнейших расчетов будем использовать настройки, полученные в программе Linreg, т.к. они более точные.
Синтезированная САР с непрерывным и цифровым регуляторами была смоделирована в среде MATLAB (пакет Simulink). Модель системы управления для непрерывного объекта управления (; ) и дискретного объекта управления (; ) представлена на рис. 9:
Рис. 9. Система САР с непрерывным и цифровым регулятором в среде Matlab (Simulink)
Transfer Function - передаточная функция объекта регулирования без запаздывания:
Transport Delay - звено транспортного запаздывания )
Gain - усилительные звенья в пропорциональной и интегрирующей частях непрерывного и дискретного регуляторов (значения коэффициентов усиления равны соответственно K п и K п /T и ).
Integrator - интегратор непрерывный.
Discrete-Time Integrator - интегратор дискретного времени ().
Zero Order Hold (ZOH) - фиксатор нулевого порядка ().
Constant - константа, значение которой равно , [ф]=сек и константа
Step (Zadanie) - ступенчатая функция, определяющая величину задающего воздействия ().
Step (Vozm) - ступенчатая функция, определяющая величину сигнала внутреннего возмущения().
Saturate - нелинейный элемент-ограничитель (upper limit=-57, lower limit=43).
Scope - осциллоскоп, который предназначен для отображения зависимости регулируемой величины и сигнала с регулятора от времени.
Графики работы системы при отработке задания и внутреннего возмущения представлены в приложении:
· Выход с ПИ - регулятора при отработке задания - Рис.10
· Выход системы при отработке задания - Рис.11
· Выход с ПИ - регулятора при отработке внутреннего возмущения - Рис. 12
· Выход системы при отработке внутреннего возмущения - Рис. 13
Параметры, характеризующие качество работы моделированной САР с непрерывным и цифровым регулятором при отработке задания и внутреннего возмущения, приведены в Таблице 9.
При отработке внутреннего возмущения
Максимальный выброс регулируемой величины
где А 1 и А 2 - первая и вторая амплитуды на графике.
Максимальный выброс регулируемой величины:
Целью данной курсовой работы было определение оптимальных настроек ПИ-регулятора. Были посчитаны настройки непрерывного ПИ-регулятора и дискретного ПИ-регулятора методом теории дискретных систем.
Далее система была смоделирована и исследована в пакете прикладных программ моделирования Simulink, в результате чего были определены прямые показатели качества системы, такие как максимальный выброс регулируемой величины, степень затухания и время регулирования.
Максимальный выброс регулируемой величины непрерывного регулятора при отработке задания составил 12.05, степень затухания - 88.00, а время регулирования равно 38.7. При отработке внутреннего возмущения максимальный выброс регулируемой величины равен 11.88, степень затухания 91.25, время регулирования 39.2.
Максимальный выброс регулируемой величины цифрового регулятора при отработке задания составил 12.41, степень затухания - 87.77, а время регулирования равно 51.3. При отработке внутреннего возмущения максимальный выброс регулируемой величины равен 14.64, степень затухания 89.34, время регулирования 51.
1. Ротач В.Я. Теория автоматического управления теплоэнергетическими процессами: Учебник для вузов. - М.: Энергоиздат, 1985.
2. Дьяконов В.П. MATLAB 6/6.1/6.5 + Simulink 4/5 в математике и моделировании: Полное руководство пользователя. - М.: СОЛОН-Пресс. 2003. - 576 с. ил.
Метод расширенных частотных характеристик. Обзор требований к показателям качества. Компьютерные методы синтеза систем автоматического регулирования в среде Matlab. Построение линии равного затухания системы. Определение оптимальных настроек регулятора. лабораторная работа [690,0 K], добавлен 30.10.2016
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
Описание структурной схемы и передаточной функции объекта управления. Уравнения состояния непрерывного объекта и дискретной модели объекта. Особенности расчета и построение графиков сигналов в цифровой системе с наблюдателем и регулятором состояния. курсовая работа [1,7 M], добавлен 23.06.2012
Определение динамических характеристик объекта. Определение и построение частотных и временных характеристик. Расчет оптимальных параметров настройки ПИ-регулятора. Проверка устойчивости по критерию Гурвица. Построение переходного процесса и его качество. курсовая работа [354,7 K], добавлен 05.04.2014
Математическая модель объекта управления. Построение временных и частотных характеристик. Анализ устойчивости системы управления по критериям Гурвица и Найквиста. Получение передаточной функции регулируемого объекта. Коррекция системы управления. курсовая работа [1,7 M], добавлен 29.12.2013
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
Формулировка требований к системе и расчет параметров электропривода. Синтез регулятора тока. Расчет регулятора скорости. Исследование переходных процессов в системе подчиненного управления с помощью программы "Matlab". Синтез релейной системы. курсовая работа [3,6 M], добавлен 11.09.2009
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



Синтез автоматической системы стабилизации давления в теплообменнике охлаждения пирогаза курсовая работа. Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника.
Сочинение По Роману Что Делать Чернышевский
Любовь К Родителям Определение Для Сочинения 9.3
Дипломная работа по теме Основи організації оплати праці
Реферат по теме Внимание и цивилизация
Курсовая Работа На Тему Расчёт Грузового Плана Судна
Отчет Для Практики Студента Юриста
Реферат: Понятия и признаки доказательств. Скачать бесплатно и без регистрации
Противопоставление Обломова И Штольца Сочинение
Реферат: Свобода по Фромму
Реферат по теме Принципы построения составных сетей
Реферат: Советская школа и педагогика в годы Великой Отечественной войны (1941-1945)
Повесть Дикая Собака Динго Сочинение
Контрольная Работа Начальные Геометрические Сведения
Реферат Windows 10
Взаимосвязь Технического Знания И Техники Реферат
Реферат по теме На пути к конвертируемому рублю
Дипломные Работы По Социальной Работе
Реферат: Вбомбить в каменный век
Контрольные Работы По Истории 6 Класс Арсентьев
Бланки Итогового Сочинения 2022 Скачать Бесплатно Фипи
Власть и общество в годы Великой Отечественной войны - История и исторические личности реферат
Полководческое искусство Святослава и военная деятельность Владимира Мономаха - История и исторические личности реферат
Ответственность за бездействие по российскому уголовному праву - Государство и право курсовая работа