Синтез регулятора положения.

Структурная схема замкнутого контура регулирования положения производственного механизма представлена на рисунке:

Передаточная функция объекта управления выглядит следующим образом:

Передаточная функция объекта управления содержит одно интегрирующее и одно инерционное звено. Для такого объекта применяется пропорционально-интегральный регулятор с настройкой на симметричный оптимум. При этом в замкнутом контуре регулирования положения будут обеспечены следующие показатели качества процесса регулирования:

σ≤43%

tрег<16,5∙(4∙Тп)

Настройка регулятора положения на симметричный оптимум осуществляется при помощи выбора параметров регулятора положения. Данный регулятор является пропорционально-интегральным (ПИ-регулятор) и имеет следующую передаточную функцию:

Настройка параметров регулятора положения производится следующим образом:

Т1п=4∙(4∙Тп)=4∙4∙0,012=0,192 с

Тип=8∙(4∙Тп)2∙Коп=8∙(4∙0,012)2∙0,375=0,00691 с, где

Коп – передаточный коэффициент контура регулирования положения.

Передаточная функция разомкнутого контура регулирования положения имеет следующий вид:

Передаточная функция замкнутого контура регулирования положени

Отметим, что указанное быстродействие, т.е. время регулирования в системах подчинённого регулирования, может быть обеспечено только при малых отклонениях регулируемой величины, когда регуляторы работают на линейной части своей характеристики:

При переходе регулятора на насыщенный участок своей характеристики указанное быстродействие обеспечить нельзя. Отметим также, что компенсация всех постоянных времени инерционных звеньев, входящих в передаточную функцию объекта управления, является нецелесообразной, так как контур регулирования становится помехонезащищённым. Например, пусть объект управления представляется в виде одного инерционного звена:

Для компенсации постоянной времени Т₀ передаточную функцию регулятора необходимо выбрать в виде форсирующего звена:

Т_р=Т_о=0,2 с

К_о=7

Тогда передаточная функция разомкнутого контура регулирования имеет вид:

Тогда передаточная функция замкнутого контура будет иметь вид:

Передаточная функция контура регулирования является пропорциональным или усилительным звеном. Наряду с полезным сигналом будет усиливаться также сигнал помехи, т.е. система помехонеустойчива (незащищённая). Передаточная функция замкнутого контура регулирования всегда должна содержать хотя бы одно интегрирующее звено, которое является фильтром.

Отметим также, что абсолютная компенсация инерционных звеньев физически невозможна, так как для её осуществления на вход инерционного звена необходимо подать сигнал бесконечной амплитуды. Это невозможно, так как характеристики регулятора имеют ограничение по величине выходного сигнала.

Исследование динамических характеристик сау к технологическим объектам на эвм.

Исследование динамических характеристик проводилось с целью определения показателей качества процесса регулирования. Исследование характеристик систем управления проводилось на базе раздела SIMULINK программной среды MATLAB. Моделирование проводилось согласно следующей структурной схеме:

В результате моделирования системы управления был получен график переходного процесса при расчетных значениях параметров регуляторов тока, скорости и положения, а также заданных значениях объекта управления. Этот график представлен на рисунке:

Согласно этого графика были определены следующие показатели качества процесса регулирования:

σ=51%

t_рег=1 с

m=2

ε≈0

Чтобы добиться установленного заданием перерегулирования σ=30%, необходимо провести сигнал задания через фильтр, представляющий собой инерционное звено с постоянной времени Т_ф=0,192 с.

Выводы по курсовому проекту:

Результатами проведённого синтеза САУ к технологическому объекту являются:

1. Дано обоснование структуры САУ, построенной как трёхконтурная система подчинённого регулирования.

2. Представлено математическое описание функциональных схем системы управления, а также структурная схема системы, которая использовалась при синтезе регуляторов и моделировании системы.

3. Проведён синтез регуляторов тока якорной цепи двигателя, скорости двигателя и угла поворота объекта управления.

4. Проведено моделирование САУ при расчётных параметрах регуляторов.

5. Определены показатели качества процесса регулирования.