3.3 Структурная схема системы автоматического регулирования уровня

На основе полученных передаточных функций объекта регулирования (1), измерительного преобразователя (2) и исполнительного механизма (3), строим структурную схему системы регулирования уровня на рисунке 2.

Рисунок 2. Исходная структурная схема системы автоматического регулирования уровня.

Преобразуем полученную систему регулирования, приведя ее к структурной схеме с единичной обратной связью. Для этого перенесем сумматор с выхода на вход обратной связи, при этом необходимо между переносимым воздействием и сумматором добавить фиктивное звено с передаточной функцией, обратной передаточной функции исходного звена:

.

Получим структурную схему системы, изображенную на рисунке 3.

Р

исунок 3. Структурная схема системы с единичной обратной связью.

Фиктивное звено не оказывает влияние на динамические свойства системы, поэтому в дальнейшем мы можем его не учитывать при проведении исследования и использовать структурную схему, приведенную на рисунке 4.

Рисунок 4. Структурная схема системы с единичной обратной связью без фиктивного звена

3.4 Анализ передаточной функции известной части системы и выбор типа регулятора

На основе структурной схемы системы регулирования уровня получим передаточную функцию известной нам управляемой части:

,

где – общий коэффициент усиления управляемой части системы.

Анализируя данное выражение, можем сделать вывод, что наиболее неблагоприятными динамическими характеристиками обладает исполнительный механизм, т.к. имеет наибольшую постоянную времени Т_ИМ =18,2, подберем регулятор таким образом, чтобы он компенсировал это влияние. Поскольку исполнительный механизм является инерционный звеном, то для осуществления управления возьмем ПД-регулятор. ПД-регулятор обладает форсирующими свойствами. Примем постоянную времени ПД-регулятора =18,2. Передаточная функция ПД-регулятора будет иметь следующий вид:

.

k_п – коэффициент усиления пропорционального канала ПД-регулятора,

k_д – коэффициент усиления дифференциального канала ПД-регулятора,

- постоянная времени ПД-регулятора.

Таким образом, задача сводится к определению коэффициента усиления регулятора k_п. Для решения данной задачи воспользуемся ЭВМ с установленной на нее программой для анализа и синтеза линейных систем автоматического управления Classic 3.01.

4. Описание работы в программе classic 3.0.1

4.1 Ввод модели

Определив тип регулятора, вводим в программу структурную схему модели, соответствующую структурной схеме, изображённой на рисунке 4.

Рисунок 4. Структурная схема системы

Первому блоку присваиваем следующие параметры: название – ИП (измерительный преобразователь); атрибут – вход; один из трёх входов делаем отрицательным,данный вход будет выполнять функцию сумматора(каждое структурное звено имеет на входе сумматор входных сигналов) и вводим передаточную функцию измерительного преобразователя.

Второй блок: название – РЕГ (регулятор); передаточная функция ПД – регулятора.

Третий блок: название – ИМ (исполнительный механизм); передаточная функция исполнительного механизма.

Четвёртый блок: название – ОБ (объект); атрибут – выход; передаточная функция объекта регулирования.

Соединяем между собой блоки. Отрицательную обратную связь образует линия, соединяющая выход четвёртого блока, с отрицательным входом первого блока.

Полученная модель системы, представленная на рис. 5., является эквивалентной структурной схеме системы автоматического регулирования уровня.

Рисунок 5. Структурная схема в программе CLASSIC.