ТАУ / Lr3w

ВЫПОЛНЕНИЕ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ

В качестве исходных можно принять следующие параметры звеньев исследуемой системы:

k_о=2 град/В, T_о=10 с, k_т=0,1 В/град, T_т=2 с, k_тр=50

Исследование пропорционального регулятора

Определите передаточную функцию и дифференциальное уравнение системы терморегулирования в предположении, что регулятор системы является пропорциональным и его логический блок можно рассматривать как усилительное звено с коэффициентом усиления k_рп.

При исследовании примите значения k_рп=1; 2; 5; 10; 40.

Исследуйте логарифмические частотные характеристики и переходные процессы в системе с пропорциональным регулятором для оценки влияния настройки регулятора (его коэффициента усиления) на устойчивость системы и качество переходных процессов в системе (вид процесса, перерегулирование, длительность процесса, статическая ошибка, запас устойчивости по фазе и амплитуде).

Предположим, что при проектировании системы терморегулирования имеется возможность выбора термопар разной инерционности. Исследуйте влияние постоянной времени термопары на свойства системы.

При исследовании примите T_т = 2с, 0.2 с, 0.02 с; k_рп= 5.

По результатам исследования ответьте на следующие вопросы:

-какая наблюдается связь между частотными характеристиками и переходными процессами в системе и их параметрами;

-как влияет настройка коэффициента усиления пропорционального регулятора на качество системы;

-какие мероприятия по улучшению качества системы с пропорциональным регулятором можно предложить.

Исследование пропорционально-интегрального регулятора

При пропорционально-интегральном регулировании логический блок регулятора образован параллельным соединением пропорционального и интегрального каналов с коэффициентами усиления k_рп и k_ри, соответственно. Передаточная функция логического блока

T_рp + 1

W_р(p) = k_ри –––––––– , где T_р = k_рп/k_ри.

p

Таким образом в данном случае логический блок можно представить в структуре системы последовательным соединением интегрирующего и форсирующего звеньев.

Составьте структурную схему системы терморегулирования с учетом последнего замечания, определите ее передаточную функцию. Исследуйте частотные характеристики системы и переходные процессы в ней.

Примите следующие значения коэффициентов усиления каналов регулятора: k_рп = 50; 100; 500; k_ри = 0,1.

По результатам исследования пропорционально-интегрального регулятора ответьте на предыдущие вопросы и на следующие:

-как влияет на качество системы изменение соотношения коэффициентов усиления пропорционального и интегрального каналов;

-к чему следует стремиться при настройке пропорционально-интегрального регулятора.

Исследование пропорционально-интегрально-дифференциального регулятора

Логический блок пропорционально-интегрально-дифференциального регулятора образован параллельным соединением пропорционального, интегрального и дифференциального каналов с коэффициентами усиления k_рп, k_ри и k_рд соответственно.

Передаточная функция логического блока

T_р­1²p² + T_р­2p + 1

W_р(p) = k_ри ––––––––––––––– , где T_р1² = k_рд/k_ри, T_р2 = k_рп/k_ри.

p

Таким образом в данном случае логический блок можно представить в структуре системы последовательным соединением интегрирующего звена и форсирующего звена второго порядка.

Составьте структурную схему системы с ПИД-регулятором, исследуйте частотные характеристики системы и переходные процессы в ней при следующих параметрах:

k_РИ = 5; k_РД = 0.05, 5, 20 при k_РП = 50 и k_РП = 25, 50, 100 при k_РД = 20

По результатам исследования ответьте на следующие вопросы:

-какая наблюдается связь между частотными характеристиками и переходными процессами в системе и их параметрами;

-как влияет коэффициент усиления дифференциального канала регулятора на качество системы

Сравнительная оценка регуляторов

Сравните результаты исследования системы терморегулирования при использовании в ее составе регуляторов разного типа. Как зависит качество системы от типа регулятора. Как при этом изменяются частотные характеристики и переходные процессы в системе, а также показатели качества системы. К чему следует стремиться при настройке регулятора каждого типа с целью обеспечения наилучшего качества системы автоматического регулирования.