Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
PAGE 9
ОБЪЕКТ
РЕГУЛЯТОР
+
-
М
Z
m
x
Y
Y0
Лабораторная работа №1
Расчет параметров ПИД-регуляторов
Цель работы: изучение процедуры расчета параметров регулятора, обеспечивающих требуемое качество регулирования.
Общие сведения.
Обобщенная структурная схема локальной системы (ЛС) приведена на рис. 1. 1.
Рисунок 1.1 – Обобщенная структурная схема ЛС
М – возмущение по нагрузке;
Y0 – задание;
х – отклонение регулируемой величины Y от задания;
μ – регулирующее воздействие.
В работе рассматриваются объекты, динамические свойства которых можно описать дифференциальным уравнением первого порядка с запаздыванием. В этом случае , где Коб – коэффициент усиления, Тоб – постоянная времени объекта, t - запаздывание; p – комплексная частота (p= σ + iω).
Передаточная функция системы по заданию , а передаточная функция по нагрузке – .
При выполнении работы необходимо вспомнить понятие качества регулирования. Типовые переходные процессы приведены на рисунке 2.
Рисунок 1.2 – Типовые переходные процессы в системах:
а) переходной процесс с 20%-ным перерегулированием; б) переходной процесс без перерегулирования; в) переходной процесс с минимальным временем регулирования; г) переходной процесс системы с минимальной интегральной квадратичной оценкой
Рассмотрим типовые процессы.
Переходной процесс с 20%-ным перерегулированием (рисунок 1.2,а). При скачкообразном возмущении отклонение регулируемой величины за возможно более короткий промежуток времени t достигает установившегося значения, потом превышает его на 20% (х2/х1=0.2). Если установившееся значение равно нулю, то 20% считают от максимального значения отклонения (рисунок 1,а). За показатели переходного процесса принимаются х1 и t.
Переходной процесс без перерегулирования (рисунок 1.2,б). При скачкообразном возмущении отклонение регулируемой величины за возможно более короткое время без перерегулирования приближается к своему установившемуся значению. За показатели переходного процесса принимаются х1 и время регулирования. Под временем регулирования tp понимаем время от момента появления отклонения IхI>Δх в САР после подачи скачкообразного возмущения до момента, когда это отклонение не будет превышать значение ±Δх. Величина Δх характеризует допустимую динамическую погрешность системы.
Переходной процесс с минимальным временем регулирования (рисунок 1.2,в). При скачкообразном возмущении отклонение регулируемой величины за возможно более короткий промежуток времени tp min становится меньше значений ±Δх. За показатели процесса принимаются х1 и tp.
Переходной процесс системы с минимальной интегральной квадратичной оценкой (рисунок 1.2,г) при скачкообразном возмущении по нагрузке и заданию.
В данной работе при расчете параметров регулятора используется метод номограмм. В приложении 1 приведены программы расчета в среде MATHCAD. Сами программы расположены d:\student\new. Необходимо выбрать ту, в которой рассчитываются параметры при заданном в задании качестве.
Последовательность работы
Работа выполняется с применением пакета прикладных программ MatLab и его приложения Simulink.
Последовательность выполнения.
Задание на лабораторную работу.
|
№ вари анта |
Коб |
Тоб |
t |
Тип процесса регулирования |
|
1 |
1 |
5 |
0.5 |
20% перерегулирование по заданию |
|
2 |
2 |
1 |
0.2 |
Без перерегулирования по заданию |
|
3 |
3 |
30 |
4 |
20% перерегулирование по заданию |
|
4 |
0.3 |
15 |
1 |
Min СКО по заданию |
|
5 |
30 |
14 |
3 |
Min СКО по заданию |
|
6 |
45 |
45 |
5 |
Без перерегулирования по нагрузке |
|
7 |
0.01 |
3 |
0.1 |
Без перерегулирования по нагрузке |
|
8 |
10 |
4.5 |
0.2 |
20% перерегулирование по нагрузке |
|
9 |
7 |
10 |
2 |
Min СКО по нагрузке |
|
10 |
3.14 |
22 |
2 |
Min СКО по нагрузке |
|
11 |
7 |
5 |
0.5 |
Без перерегулирования по заданию |
|
12 |
8 |
30 |
4 |
20% перерегулирование по нагрузке |
Пример выполнения задания и графики переходных процессов приведены на рисунке 1.3.
Рисунок 1.3 – модель объекта 1 порядка и переходные процессы
Для подтверждения достижения требуемого качества регулирования показать процесс на выходе объекта и на разностном элементе.
Отчет должен содержать:
- задание
- рассчитанные параметры ПИД-регулятора
- две собранные схемы с результатами их работы
Приложение 1
Программы расчета параметров регуляторов
на основе
метода номограмм в среде MathCad
Программа расчета параметров регулятора для обеспечения переходного процесса с 20% перерегулированием при возмущении по заданию
Параметры объекта: T - постоянная времени объекта; Ko - коэффициент усиления;to - запаздывание
K - коэффициент пропорциональности; TI - постоянная времени интегрирования; TD - постоянная времени дифференцирования
20% перерегулирование при возмущении по заданию
Программа расчета параметров регулятора для обеспечения переходного процесса с 20% перерегулированием при возмущении по нагрузке
Параметры объекта: T - постоянная времени объекта; Ko - коэффициент усиления;to - запаздывание
K - коэффициент пропорциональности; TI - постоянная времени интегрирования; TD - постоянная времени дифференцирования
20% перерегулирование при возмущении по нагрузке
Программа расчета параметров регулятора для обеспечения переходного процесса без перерегулирования при возмущении по заданию
Параметры объекта: T - постоянная времени объекта; Ko - коэффициент усиления;to - запаздывание
K - коэффициент пропорциональности; TI - постоянная времени интегрирования; TD - постоянная времени дифференцирования
без перерегулирования при возмущении по заданию
Программа расчета параметров регулятора для обеспечения переходного процесса без перерегулирования при возмущении по нагрузке
Параметры объекта: T - постоянная времени объекта; Ko - коэффициент усиления;to - запаздывание
K - коэффициент пропорциональности; TI - постоянная времени интегрирования; TD - постоянная времени дифференцирования
без перерегулирования при возмущении по нагрузке
Программа расчета параметров регулятора для обеспечения переходного процесса с минимальным временем регулирования при возмущении по нагрузке и по заданию
Параметры объекта: T - постоянная времени объекта; Ko - коэффициент усиления;to - запаздывание
K - коэффициент пропорциональности; TI - постоянная времени интегрирования; TD - постоянная времени дифференцирования
С минимальным временем регулирования при возмущении по нагрузке и по заданию
Программа расчета параметров регулятора для обеспечения переходного процесса с минимальной квадратичной ошибкой при возмущении по нагрузке и по заданию
Параметры объекта: T - постоянная времени объекта; Ko - коэффициент усиления;to - запаздывание
K - коэффициент пропорциональности; TI - постоянная времени интегрирования; TD - постоянная времени дифференцирования
ререгулирование с минимальной квадратичной оценкой при возмущении по нагрузке и по заданию