2.3 Запуск процесса
1 Запустить проект нажав кнопку
на панели инструментов.
2 Ввести в качестве возмущения число от 0 до 7. Чем выше число, тем больше вероятность появления возмущающего воздействия.
3 Установить параметры объекта согласно варианту (Таблица 4).
4 Произвести расчет параметров ПИД-регулятора методом Циглера и Никольса.
Для того, чтобы эффект квантования по времени мало сказывался на динамику системы цифрового регулирования, рекомендуется выбирать период квантования из соотношения:
T95/15 < Tк < T95/5, |
(4) |
где T95 – это время достижения выходным сигналом уровня 95% от установившегося значения при подаче на вход объекта ступенчатого сигнала.
Таблица 4 – Параметры объекта регулирования
Вариант |
Коэффициент усиления |
Запаздывание, сек |
Постоянная времени |
1 |
0,9 |
0,9 |
2 |
2 |
0,8 |
1,1 |
2,5 |
3 |
0,95 |
1,2 |
3 |
4 |
0,85 |
1,7 |
2,2 |
5 |
0,93 |
1,5 |
2,8 |
6 |
0,86 |
1,6 |
2,3 |
7 |
0,82 |
2 |
3,3 |
8 |
0,93 |
1,9 |
3,5 |
9 |
0,98 |
1,8 |
3,1 |
10 |
0,81 |
2,1 |
4 |
Если объект первого порядка, то
T95 ≈ τ + 3T. |
(5) |
Другой подход к выбору величины периода квантования основан на рекомендациях американских ученых Циглера и Никольса, согласно которым Tк = 0,1Ткр, где Ткр – период критических колебаний объекта управления.
В реальных условиях при управлении инерционными процессами значение Tк берется от 1 секунды до нескольких минут. При регулировании малоинерционных процессов величина Tк может составлять десятые доли секунды. Нельзя выбирать большие периоды опроса, особенно для ответственных процессов, так как в этом случае аварийные ситуации будут ликвидироваться слишком медленно. В то же время, при слишком малом периоде опроса повышаются требования к быстродействию ЭВМ и увеличивается влияние шумов.
С целью упрощения процедуры настройки цифрового ПИД-регулятора рекомендуется (согласно Циглеру и Никольсу) выбирать следующие значения отношений
Тк / Ти = 0,2, Тd / Тк = 1,25, |
(6) |
при Тк = 0,1Ткр, где Ткр – период критических колебаний объекта управления.
|
(7) |
Ввести полученные значения параметров ПИД-регулятора.
5 Провести эксперимент, задавая различные значения задания.
6 Определить основные показатели качества регулирования.
7 Скопировать полученный переходной процесс в отчет и проанализировать эффективность регулирования.
3 Метрологическое обеспечение
Погрешность измерения — оценка отклонения величины измеренного значения величины от её истинного значения. Погрешность измерения является характеристикой (мерой) точности измерения.
В лабораторной работе возможно влияние субъективной/операторной/личной погрешности — погрешности, обусловленные степенью внимательности, сосредоточенности, подготовленности и другими качествами оператора.
Классификация погрешностей по форме представления: абсолютная и относительная.
Абсолютная погрешностъ — ΔX является оценкой абсолютной ошибки измерения. Величина этой погрешности зависит от способа её вычисления, который, в свою очередь, определяется распределением случайной величины Xmeas. При этом неравенство:
ΔX > | Xtrue−Xmeas |, |
(8) |
где Xtrue — истинное значение,
Xmeas — измеренное значение, должно выполняться с некоторой вероятностью близкой к 1.
Если случайная величина Xmeas распределена по нормальному закону, то, обычно, за абсолютную погрешность принимают её среднеквадратичное отклонение. Абсолютная погрешность измеряется в тех же единицах измерения, что и сама величина.
Относительная погрешность — отношение абсолютной погрешности к тому значению, которое принимается за истинное:
|
(9) |
Относительная погрешность является безразмерной величиной, либо измеряется в процентах.