Выбор закона регулирования и настроек регулятора

Известно несколько способов решения задач синтеза и анализа систем автоматического регулирования [I – 6]. При выполнении кур­сового проекта рекомендуется использовать новую информационную тех­нологию совместного решения задач синтеза и анализа систем автома­тического регулирования, которая была разработана на кафедре "Теплофизика и информатика в металлургии". Эта технология основана на применении компьютера, пакета необходимых вычислительных программ и характеристики - "параметрическая область устойчивости системы", отражающей влияние настроек регулятора на процесс регулирования (рис.31 ). Такие характеристики рассчитываются по исходным данным о динамических свойствах объекта управления (К_об, Т_об, t_об) и за­данному П-, ПИ- или ПИД- закону регулирования.

Решение рассматриваемой задачи начинается с оценки возможности использовать П-регулятор, как наиболее простой и пригодный для автоматизации любых объектов управления.

По предлагаемому меню, которое появляется на экране компьютера, выбирается программа "Расчет области устойчивости" и по запросу программы задается «П-регулятор» и вводятся исходные данные о динамических свойствах объекта управления. Компьютер рассчитывает значение К_р**, которое отражает положение границы устойчивости, т.е. предельно допустимую величину параметра настройки регулятора.

Для анализа работы системы с П- регулятором рекомендуется при­нять такое значение его настройки К_р, которое меньше К_р** и ле­жит в пределах зоны "К" (рис.31, а). В этом случае система бу­дет устойчивой, а величина статической ошибки регулирования DХ_ст, которая определяется зависимостью

DХ_ст =

будет наименьшей.

После того как выбрано определенное значение К_р, задается программа "Расчет переходного процесса" и вводятся запрашиваемые программой дополнительные данные. Результаты расчета выдаются в виде таблицы и кривой переходного процесса Х(t).

Выявленный характер переходного процесса и найденная величина статической ошибки DХ_ст (рис. 32) позволяют судить о пригодности П- регулятора для реализации заданной системы. Если DХ_ст < DХ_ст*, то такой регулятор можно использовать. Путем повторных расчетов кривой переходного процесса при других значениях К_р можно добиться нужных показателей качества регулирования. Итоговые результаты сле­дует зафиксировать.

Задача решается путем выполнения трех-четырех расчетов, что позволяет оценить влияние параметра настройки К_р на основные показатели качества регулирования (DХ_ст и Х₁). Этому следует уделить внимание и сформулировать четкие выводы.

Если DХ_ст >DХ_ст*, то это говорит о том, что П-регулятор исполь­зовать нельзя и надо переходить к анализу системы с ПИ- регулятором. Снова вызывается программа "Расчет области устойчивости" и по ее запросу указывается "ПИ- регулятор" (основные исходные данные сохраня­ются в памяти компьютера). По результатам расчета графика, который высвечивается на экране компьютера, выбирается первый вариант наст­роек К_р, и Т_из. Рекомендуется принимать такие их значения, которые определяют положение первой "рабочей точки" (РТ₁) в пределах зоны "АК", как это показано на рис.31,б.

Для определения настроек регулятора можно также использовать таблицу с результатами расчета параметрической области устойчивости, которая высвечивается на экране компьютера. По данным о значениях Т_из^** и К_р^** с средней части этой таблицы принимается, что Т_из =Т_из^** и К_р=0,7 ^. К_р**.

Рекомендуется выполнить три-четыре расчета переходного процес­са в

системе при разных значениях К_р и Т_из, что позволит оценить влияние настроек на качестве регулирования. Полученные результаты надо зафиксировать, проанализировать и сделать выводы.

Если же ПИ-регулятор не может обеспечить требуемое качество регулирования, то следует перейти к анализу системы с ПИД- регулятором. методика исследований остается прежней. Подбираются оптималь­ные значения К_р и Т_из, а настройка Т_п=0,4t_об остается вели­чиной неизменней. Путем сопоставления результатов трех-четырех вариантов расчета принимается окончательное решение о рекомендуе­мых настройках ПИД- регулятора. Полученные результаты фиксируются и должны быть отражены в пояснительной записке к проекту.

Представление результатов исследования

· В пояснительной записке к проекту необходимо кратко изложить цель и принятую методику исследования системы автоматического регулирования. При описании полученных результатов должны быть пред­ставлены следующие материалы:

- таблица с заданными исходными данными (табл.33);

- таблицы с результатами расчета параметрической области устойчивости системы с П-, ПИ- или ПИД регуляторами (табл.34);

- графики рассчитанных параметрических областей устойчивости исследованных сис­тем с указанием положения "рабочих точек" для всех анализируемых вариантов подбора настроек регулятора (см.рис.31);

- графики с кривыми переходных процессов в исследованных сис­темах при разных опробованных настройках П-, ПИ- или ПИД регуляторами (рис.33);

- таблица с результатами выбора регулятора и его настроек, ко­торые обеспечивают наилучшее качество регулирования (табл. 35);

- графики с изображением рассчитанных амплитудно-фазовых характеристик для выбранной системы (рис.33);

- итоговая таблица с сопоставлением заданных и найденных показателей качества регулирования при рекомендуемых настройках регулятора (табл.36).

- выводы о влиянии анализируемых факторов на характер пере­ходных процессов в системе.

Дата добавления: 2015-08-18