4.3 Результат настройки регулятора

Для настройки системы наилучшим образом, необходимо скомпенсировать постоянной времени регулятора самый инерционный элемент в системе – измерительный преобразователь, и уменьшить общий коэффициент усиления системы.

По виду частотных характеристик можем определить, что для соблюдения вышеперечисленных условий необходимо опустить ЛАХ на 70 дБ, что соответствует уменьшению коэффициента в 3030 раз: . Для этого уменьшим коэффициент усиления интегрального канала ПД-регулятора в 3030 раз, в результате чего он составит k_и=0,00033. При пересчете процессов, получаем новые графики ЛАХ и ЛФХ разомкнутой системы (рис. 10). Её характеристики: =0,1056 рад/с,=75,32⁰, (см. рис. 8). Они примерно удовлетворяют условиям.

Зададим новые значения постоянных времени Т₁ и Т₂ предварительно умножив их на k_и

Т₁ = 0,000000223

Т₂ = 0,0000145

Коэффициент усиления пропорционального канала составит k_п= Т₂ = 0,0000145, а коэффициент усиления дифференциального канала k_д= Т₁ = 0,000000223. Структурному блоку ПИД-регулятора введем новые параметры регулятора.

Рис. 8. Показатели качества частотных характеристик настроенной системы.

Затем замыкаем систему регулирования уровня и смотрим график переходного процесса (рис.11): график апериодический, статическая ошибка равна нулю, время переходного процесса t_пп=21.3134 с (см. рис. 9).

Рис. 9. Показатели качества переходного процесса настроенной системы.

Исследовав систему регулирования с близлежащими значениями коэффициента усиления интегрального канала ПИД-регулятора, убеждаемся, что в другом случае переходная характеристика или имеет большую длительность переходного процесса, или колебательный процесс с перерегулированием.

Рисунок 10. Частотные характеристики настроенной системы.

Рисунок 11. Переходный процесс в настроенной системе.

График апериодический, статическая ошибка равна нулю, время переходного процесса t_пп=21,3134 с

5. Заключение

В работе производился выбор регулятора в системе регулирования расхода и определение его настроек, оценка качества полученной в результате настройки системы. На основе анализа математической модели системы, ее частотных характеристик был выбран ПИД-регулятор со следующими параметрами:

- коэффициент усиления пропорционального канала регулятора

K_п = 0,0000145

- коэффициент усиления интегрального канала регулятора

K_и = 0,00033

- коэффициент усиления дифференциального канала регулятора

K_д = 0,000000223

В результате получен плавный апериодический устойчивый переходный процесс, без перерегулирования, статическая ошибка системы равна нулю, время переходного процесса составило t_пп=21,3134 с, запас по фазе =75⁰.

Таким образом, можно утверждать, что поставленная задача решена, и рекомендовать полученные параметры регулятора к использованию.

8