.

Анализ и синтез систем автоматического регулирования (курсовая)

Язык: русский
Формат: курсова
Тип документа: Word Doc
1 458
Скачать документ

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

Содержание

TOC \o “1-3” Введение PAGEREF _Toc516266461 \h 3

1. Постановка задачи PAGEREF _Toc516266462 \h 4

2. Синтез системы регулирования PAGEREF _Toc516266463 \h 5

2.1. Выбор типа регулятора PAGEREF _Toc516266464 \h 5

2.2. Алгоритм моделирования непрерывной САР на ЭВМ PAGEREF
_Toc516266465 \h 5

3. Выбор настроек системы регулирования PAGEREF _Toc516266466 \h 7

4. Исследование устойчивости системы PAGEREF _Toc516266467 \h 9

5. Исследование чувствительности системы PAGEREF _Toc516266468 \h 12

Вывод PAGEREF _Toc516266469 \h 15

Список литературы PAGEREF _Toc516266470 \h 16

Введение

Задача синтеза системы автоматического регулирования рассматривается как
задача определения наилучшего закона (алгоритма) формирования
регулятором регулирующих воздействий в частности, как задача коррекции в
нужном направлении динамических свойств регулятора. При этом
рассмотрение схем систем автоматического регулирования производится как
на основании структурных соображений, т.е. исходя из характера
взаимодействия отдельных элементом системы, определяемых лишь видом
математического описания этих элементов, так и в связи с физическими
особенностями и выполняемыми ими техническими функциями. Практический
опыт построения систем регулирования промышленных объектов показывает,
что главное значение здесь приобретает не задача выбора алгоритмов
функционирования регуляторов, а задачи построения оптимальной схемы
получения регулятором текущей информации о состоянии объекта
регулирования, которое отражает характер взаимодействий между двумя
функциональными основными элементами системы регулирования – объектом и
регулятором. Объясняется это тем, что регулирование лишь по конечному
эффекту, т.е. путем оценки текущего значения показателя цели
регулирования, как правило, не позволяет осуществить поддержание этого
показателя на требуемом уровне с требуемой точностью даже при
использовании самого совершенного закона регулирования. Связано это в
первую очередь с тем, что показатель цели регулирования обычно реагирует
на изменение регулирующих воздействий с запаздыванием во времени. В
результате информация, заключенная в текущем изменении этого показателя,
оказывается в значительной степени обесцененной, так что дальнейшая,
пусть даже самая совершенная обработка ее в регулирующих устройствах не
может восстановить эти потери. Практически поэтому почти каждая
действующая система автоматического регулирования производственных
процессов является системой косвенного регулирования, в которой на вход
регулятора подается не сам показатель цели регулирования, а
соответствующим образом подобранные косвенные величины, связанные с
показателем цели регулирования достаточно тесной зависимостью. Таким
образом, при разработке автоматических систем регулирования
производственных процессов приходится использовать также и
информационные методы.

1. Постановка задачи

Дано:

Структура модели объекта управления:

;

.

Критерий:

Требуется:

синтезировать систему регулирования;

выбрать тип и настройки регулятора, в соответствии с критерием;

исследовать устойчивость системы;

исследовать чувствительность системы;

сделать вывод.

2. Синтез системы регулирования

2.1. Выбор типа регулятора

Заданную длительность переходного процесса можно обеспечить при
использовании регуляторов Смита и Ресвика. В регуляторе Ресвика
используется обратная модель объекта содержащая дифференцирующее звено.
Наличие дифференцирующего звена увеличивает шум сигнала и может привести
к неустойчивости системы. В регуляторе Смита в контуре неявного
обращения модели используется прямая модель объекта. Таким образом,
синтезируем систему с регулятором Смита.

.

Идеальная передаточная функция компенсатора контролируемого возмущения
определяется из соотношения:

Наличие в передаточной функции компенсатора контролируемого возмущения
дифференцирующего звена может привести к колебательности управления,
поэтому можно остановиться на статической модели:

.

2.2. Алгоритм моделирования непрерывной САР на ЭВМ

Для дальнейшего моделирования системы на ЭВМ необходимо привести все
уравнения к дискретной форме.

Инерционное звено первого порядка в дискретной форме примет вид:

;

интегральное звено с отсечкой:

;

ПИ-регулятор:

;

;

Введем в систему промежуточные переменные z1-z8:

тогда алгоритм моделирования системы будет выглядеть следующим образом:

цикл по i от 0 до N;

конец цикла по i.

.

3. Выбор настроек системы регулирования

. Так как заданная длительность переходного процесса достаточно мала,
необходима очень точная настройка регулятора. Для настройки регулятора
воспользуемся алгоритмом симплекс поиска.

Начальные условия для симплекс поиска:

;

Результатом симплекс поиска оказалась точка:

;

Реакция системы на единичное входное воздействие при данных настройках
регулятора приведена на рис. 1. Реакция системы на единичное
неконтролируемое возмущающее воздействие приведена на рис. 2. Реакция
системы на единичное контролируемое возмущение приведена на рис. 3.

4. Исследование устойчивости системы

Для построения областей устойчивости воспользуемся условием, данным в
пункте 5 рекомендаций к курсовой работе:

,

.

приведена на рис. 4.

приведены на рис. 5, 6 и 7 соответственно.

не превысил максимального значения.

По рис. 8 можно определить направление расширения области (в сторону
“гребней”), в которой, при увеличении интервала моделирования,
переходный процесс успеет завершится. Во всех остальных областях
устойчивости наблюдается аналогичная картина – лучеобразное расширение
области при увеличении интервала моделирования (например, рис. 9 –
область устойчивости (T/Tм; ?/?м)).

5. Исследование чувствительности системы

на интервале (50% от номинальной величины при единичном задающем
воздействии (рис. 10, 11 и 12) и единичном неконтролируемом возмущении
(рис. 13, 14 и 15). Показателем чувствительности были выбраны
интегральная ошибка системы (сплошная линия) и время регулирования
(штрихпунктирная линия).

Вывод

, но интегральная ошибка увеличится. Уменьшение данных отношений
вызовет плавное увеличение времени регулирования.

время регулирования будет увеличиваться плавно.

В обоих случаях, при вариации коэффициентов, интегральная ошибка системы
не изменяется более чем на 45%.

Список литературы

Ротач В. Я. Расчет динамики промышленных автоматических систем
регулирования. – М.: Энергия, 1973. -440с.

Анализ и синтез систем автоматического регулирования: Метод. указ.
Сост.:

Ю. Н. Марченко: НФИКемГУ. – Новокузнецк, 2001. – 14 с.

PAGE

PAGE 11

+

+

??w

??u

?w

?u

?мu

?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)

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)

Рис. 1 Реакция системы на единичное входное воздействие (y*=1)

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)

Рис. 14 Чувствительность системы при изменении T/Tм (?=1)

Рис. 15 Чувствительность системы при изменении ?/?м (?=1)

?u

u

?

w

y

y*

+

+

+

+

+

+

+

+

+

??w

fw

?w

?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

Нашли опечатку? Выделите и нажмите CTRL+Enter

Похожие документы
Обсуждение

Оставить комментарий

avatar
  Подписаться  
Уведомление о
Заказать реферат!
UkrReferat.com. Всі права захищені. 2000-2020