3. Расчетная часть проекта.

3.1. Расчет параметров настройки регулятора.

Расчет параметров настройки регулятора определяется в выборе самого регулятора (закона регулирования). Выбор необходимого закона регулирования заключается в определении уравнения регулятора, а расчет его настройки в определении коэффициентов этого уравнения, что обеспечивает переходный процесс с показаниями качества регулирования, в наибольшей степени соответствующими технологическими требованиями, при этом используются оптимальные типовые переходные процессы:

- граничный апериодический переходный процесс с минимальным временем регулирования , характеризующийся отсутствием колебаний (перерегулирования и минимальным регулирующим воздействием);

y₂/ y₁ = 20%

- процесс с 20%-ным перерегулированием

- затухающий колебательный переходный процесс с минимальной квадратичной площадью отклонения (F_min=S_min^y2d )

В практических расчетах применяется графоаналитический метод определения законов регулирования. Этот метод заключается в том, что закон автоматического регулятора определяют с учетом динамических свойств объекта и технологических требований к качеству переходного процесса по экспериментальным данным (кривая разгона).

Выбору типа регулятора предшествует определение динамических характеристик объекта:

а) запаздывание , c ( =62)

б) постоянная времени T_{об, с} (Т_об=270)

в) отношение запаздывания к постоянной времени /T_об

г) коэффициент передачи (усиления) объекта K_об=0,25

д) максимально возможные значения возмущения в автоматической системе регулирования по нагрузке, выраженные в процентах по ходу регулирующего органа X

(X = 0,3)

Необходимыми показателями качества регулирования в непрерывном режиме работы регулятора относятся:

- Удоп - максимальное динамическое отклонение;

- У доп=0,04

- У₁/У₂ - допустимое или желательное перерегулирование выраженное в процентах,

У ст.доп=0,03

- t_p доп - допустимое время регулирования

t_p доп = 500с

1. Определяем характер действия регулятора.

Характер действия регулятора (позиционный, непрерывный, импульсный) ориентировочно выбираем по величине отклонения времени запаздывания к постоянной времени объекта.

/Т_об

/Т_об=62/270=0,23

при /Т_об < 0,2 - регулятор релейного действия;

при /Т_об < 1 - регулятор непрерывного действия;

при /Т_об > 1 - регулятор импульсного действия.

0,2 < /Т_об < 1

0,2<0,23<1

Выбираем регулятор непрерывного действия и выбираем 20%-ым процессом перерегулирования.

Пользуясь исходными данными определяем динамический коэффициент

регулирования Rg.

Rg = f ( /Т_об ) - график Rg при заданных /Т_об для автоматической системы с 20%-ым перерегулированием.

Rg=0,37; /Т_об= 0,23.

Для нашего примера такими регуляторами могут быть: интегральный (И), пропорциональный (П), пропорционально-интегральный (ПИ) и пропорционально-интегральный- дифференциальный (ПИД) регуляторы.

1. Выбор закона регулирования регулятора.

Максимальное значение регулируемой величины:

У_о=К_об*Х_о

У_о = 0,25*0,3 = 0,075

Динамический коэффициент системы передачи из графика Rg = f( /Т_об) составит:

И-регулятор: Rgu = 0,64

П-регулятор: Rgn = 0,37

ПИ-регулятор: Rgng = 0,32

ПИД-регулятор: Rgngn = 0,25

тогда динамическая ошибка системы у = Rg * у_о

И-регулятор: Rgu = 0,64 * 0,075 = 0,048

П-регулятор: Rgn =0,37*0,075 = 0,0278

ПИ-регулятор: Rg_nu = 0,32 * 0,075 = 0,024

ПИД-регулятор: Rg_пид = 0,25 * 0,075 = 0,0188

У < Удоп

Таким образом Уи -регулятора:

У и > Удоп

0,048 > 0,02

Следовательно, И - регулятор не обеспечит заданное качество регулирования.

Из графика = f ( \Т_об) находим относительную величину остаточного

отклонения в автоматической системе регулирования с 20%-ым перерегулированием. При установке П - регулятора

= 0,0278

откуда относительная величина :

= *Коб*Х

= 0,0278 * 0,25 * 0,3 = 0,002

< _стд

0,002 < 0,04

Если < _стд ,то по данному показателю П-регулятор подходит, если = _стд,

то следует выбрать регулятор с интегральной составляющей, обеспечивающей = 0. Для дальнейшего расчета выбираем ПИ - регулятор окончательно.