Лабораторная работа №7
Переходные процессы в АСУ
Утверждено на заседании кафедры
Лабораторная работа №7
Переходные процессы в АСУ
Цель работы
Исследовать переходные процессы в замкнутой АСУ. Выполнить анализ влияния параметров объекта управления и регулятора на показатели качества переходных процессов в АСУ.
Построение модели асу в пакете WorkBench
П
акет
WorkBench включает в свой
состав специальные блоки, которые имеют
характеристики аналогичные элементарным
звеньям ТАУ рисунок 1.
С их помощью можем собрать замкнутую АСУ, состоящую из статического объекта управления и ПИД–регулятора. Структурная схема АСУ представлена на рисунке 2. На самом деле данная система представляет собой принципиальную электрическую схему, а функциональные блоки выполняют обработку электрических сигналов. Регулируемая величина, управляющее воздействие, заданное значение, возмущение по нагрузке – все это также представлено электрическими сигналами. В том виде, как собрана данная схема АСУ, она позволяет исследовать переходные процессы по нагрузке
Р
ассмотрим,
как реализованы отдельные части АСУ.
На рисунке 3 показаны задающее устройство
и устройство сравнения. Задающее
устройство выполнено в виде источника
ЭДС с нулевым значением, то есть
.
Сравнивающее устройство представляет
собой сумматор. Для канала A
установлен коэффициент передачи 1, для
канала B коэффициент –1,
канал C не используется.
Коэффициенты задаются в свойствах блока
рисунок 4. В канал A
поступает сигнал с задающего устройства,
а в канал B с выхода АСУ.
Р
егулятор
представлен параллельным соединением
трех блоков: усилительный блок, блок
интегрирования и блок дифференцирования.
На выходе сигналы всех блоков суммируются
рисунок 5. На положительные входы блоков
подается сигнал со сравнивающего
устройства, а отрицательные входы
соединены с общим проводом. При
первоначальном составлении схемы
необходимо выполнить настройку блоков,
в соответствии с рисунками 6, 7, 8. Для
пропорциональной составляющей необходимо
установить коэффициент передачи в
соответствии с вариантом задания
приложение 1. Для интегральной и
дифференциальной составляющей установить
коэффициенты равные нулю. Таким образом,
первоначально будем использовать
П–регулятор. Следует обратить внимание,
что при настройке интегральной и
дифференциальной составляющей необходимо
ввести пределы в виде “-1000 kV”, “1000 kV”
и “1 μV”, так как выражения
вида “1e+06” WorkBench не
принимает, считая их ошибочными. В блоке
суммирования на выходе регулятора все
настройки остаются по умолчанию равными
единице.
Д
алее
вслед за регулятором расположен еще
один блок суммирования. Он предназначен
для сложения сигнала управляющего
воздействия с выхода регулятора,
поступающего на вход B и
возмущения по нагрузке, поступающего
на вход A. С выхода этого
сумматора сигнал поступает на вход
объекта управления. В этом блоке
суммирования все настройки остаются
по умолчанию равными единице.
С
труктурная
схема объекта управления представлена
на рисунке 9. Он состоит из усилительного
блока и двух интегрирующих цепочек.
Коэффициент передачи усилительного
блока и значения резисторов устанавливается
в соответствии с вариантом задания
приложение 1. Емкость конденсаторов
принять 1 микрофарада. Каждая интегрирующая
цепочка имеет передаточную функцию как
у апериодического звена с постоянной
времени
.
Так как два апериодических звена включены
последовательно, то объект управления
представляет собой звено второго порядка
без запаздывания, так как реализовать
запаздывание средствами WorkBench
не удается.
Для подачи возмущения используется цепь представленная на рисунке 10. Она состоит из источника ЭДС и переключателя. Во время начала моделирования цепь должна быть разомкнута (ключ в нижнем положении). Для подачи возмущения нужно клавишей пробел (Space) перевести ключ в верхнее положение. При этом возмущение через сумматор поступает на вход объекта управления. Величину возмущения установить в соответствии с вариантом задания приложение 1.
Для наблюдения за переходным процессом можно использовать осциллограф и анализатор графиков.