III. Описание лабораторной установки

Лабораторная установка, состоящая из объекта регулирования и промышленного регулятора Р17, выполнена в виде макета, лицевая панель которого показана на рис.1.1.

С помощью переключателя S10 выбирается объект управления, передаточная функция которого соответствует выражению (1.2). При этом исходные параметры объекта Т_о и _о задаются с помощью переключателей S5 и S6 соответственно. На вход объекта подается возмущающий скачкообразный сигнал, величина которого определяется переключателем S7.

Промышленный регулятор Р17 состоит из двух блоков: измерительного (ИД001) и регулирующего модуля (Р.17.1). Измерительный блок включает усилитель, задатчик и блок сравнения. Задатчик состоит из источника стабилизированного напряжения, параллельно которому включен делитель напряжения R4, позволяющий регулировать величину “задания”. Сигнал

Рис.1.1.

рассогласования между выходами объекта и задатчика поступает на

усилитель, а затем на вход регулирующего модуля. Регулирующий модуль является аналоговым регулирующим прибором, осуществляющим пропорционально-дифференциальный (ПД), пропорционально-интегральный (ПИ) или пропорционально-интегральный-дифференциальный (ПИД) законы регулирования. Тип закона регулирования выбирается с помощью переключателей S2 и S3, а потенциометрами R2 и R3 устанавливаются расчетные значения Т_и и Т_д. Коэффициент усиления регулятора устанавливается потенциометром К_п .

IV. Задание и порядок выполнения работы

1. Оценка параметров передаточной функции объекта

Снять переходную характеристику объекта h_о(t). Для этого необходимо:

а) разомкнуть исследуемую систему с помощью переключателя S8;

б) переключателями S5 и S6 установить заданные преподавателем начальные значения Т_о и _о (например, Т_о=10с; _о =2с); включить макет тумблером S4 и по окончании переходного процесса подать на объект возмущающее воздействие величиной +3В переключателем S7.

С помощью осциллографа зафиксировать на выходе объекта переходную характеристику.

2. Исследование типовых законов регулирования

По диаграммам настроек регулятора для ПИ-закона регулирования определить К_п и Т_и по каждому из критериев настройки. Установить найденные К_п, Т_и на регуляторе и снять переходные процессы в системе по задающему воздействию, величина которого устанавливается потенциометром R4.

Аналогично п.1 исследовать САУ при ПИД-законе управления.

Для сравнения записать переходной процесс с параметрами регулятора, отличающимися на 20-30 % от найденных по диаграммам.

3.Исследовать динамические свойства сау по возмущающему воздействию для пи и пид законов управления

По диаграммам определить параметры настроек регулятора по каждому из критериев. Установить найденные параметры на регуляторе, подать возмущающее воздействие переключателем S7 и зарисовать переходные процессы. Установить величину задающего воздействия потенциометром R4 равной нулю. Сравнить качественные показатели САУ при ПИ и ПИД законах управления. Сделать выводы по работе.

V. Содержание отчета

Графики переходных процессов по различным возмущениям для ПИ и ПИД законов управления, структурную схему САУ и выводы по работе.

Литература: [3]

Работа 2

Структурное моделирование аналоговых САУ на ЭВМ

I.Цель работы. Изучение методики структурного моделирования аналоговых САУ на ЭВМ и исследование их динамики при реализации простейших законов управления.

II.Основные теоретические положения

При моделирование аналоговой САУ на ЭВМ необходимо, прежде всего, представить ее в виде эквивалентной импульсной системы. Условия эквивалентности, т.е. точности совпадения динамических характеристик непрерывной и импульсной САУ существенно зависят от выбранного периода квантования по времени (периода дискретности). Увеличение периода дискретности обычно приводит к ухудшению качества регулирования по сравнению с непрерывными системами, а его уменьшение связано с увеличением требуемого машинного времени при решении той же задачи.

Экспериментально установлено, что период дискретности целесообразно выбирать из условия

T  0,2 _о (2.1)

для объекта первого порядка с запаздыванием и

Т < 0,1 Т_о (2.2)

для объектов без запаздывания, где

_о - время запаздывания объекта,

Т_о - период собственных колебаний в системе.

В данной работе моделируется непрерывная САУ, структурная схема которой показана на рис.2.1.

У

PEГ f ОУ

K_p(1+1/T_иp+T_дp )

К ₀e^-po

Т ₀ p + 1

x  U y

( - )

Рис.2.1

На схеме объект управления представлен передаточной функцией апериодического звена первого порядка с запаздыванием (К_о - коэффициент передачи, Т_о - постоянная времени, _о - время постоянного запаздывания), а регулятор реализует типовые законы управления “ПИД” структуры (К_р- коэффициент усиления регулятора, Т_и - время интегрирования, Т_д - время дифференцирования).

На основе приведенной структурной схемы можно записать:

1  d

 (t) = К_р ( (t) +   (t)dt + Т_д ) ;

Т_и ⁰ dt

U(t)= (t) - f(t) ; (2.3)

dy

Т_о + y = К_оU(t - ₀) ;

dt

(t) = X(t) - y(t) .

Используя методику перехода от непрерывной формы записи (2.3) к дискретной, получим

n

[n] = К₁[n] + К₂  [i] + K₃ ( [n] - [n-1] ) ;

i=1

U[n]= [n] - f[n] ; (2.4)

y [n] = y [n]е ^{-о /Т} + K_oU [n - (_о./Т + 1)] (1 - е ^{-о /Т} )

[n] = Z [n] - y[n] ,

К_рТ К_рТ_д

где К₁ = К_р ; К₂ = ; К₃ = , (2.5)

Т_и Т

значения коэффициентов настроек для дискретного регулятора.

Выражения (2.5) устанавливают связь между коэффициентами настроек дискретного и непрерывного ПИД- алгоритма управления. Используя методику расчета настроек коэффициентов аналогового регулятора для заданных параметров объекта управления, вычисляют К_р, Т_и, Т_д. Затем, выбирая период дискретности из условия (2.1), рассчитывают по (2.5) коэффициенты К₁, К₂ и К_3.