КТПСА_лаб2

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ

ХАРЬКОВСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ

Кафедра СТ

Отчет по лабораторной работе № 2 по дисциплине: «Компьютерные технологии проектирования систем автоматики»

Выполнили: Проверил:

Ст. гр. СИ-15-1 доцент каф. СТ

Рыжов В.Б. Ребезюк Л.Н.

Лавриков В.С.

Харьков 2019

2 ПОВЫШЕНИЕ ТОЧНОСТИ САР

2.1 Цель работы

Освоение основных методов повышения точности САР:

1) увеличения коэффициента усиления разомкнутой цепи,

2) регулирования по производным от ошибки с увеличением контурного коэффициента усиления,

3) повышения степени астатизма, 

4) применения неединичных обратных связей или масштабирующих устройств на входе / выходе,

5) введения комбинированного управления.

2.2 Ход работы

2.2.1 Идентификация САР и применение методов повышения точности к САР

Дано пять систем. Каждая обладает совокупностью уникальных свойств. Идентифицировать (установить соответствие) системы в файлах по описаниям (таблица 2.1). Выбор обосновать.

Таблица 2.1 – Варианты индивидуальных заданий

Nо	Свойства САР (состоящих из минимально фазовых звеньев)	Метод, файл
1	САР статическая. Контурный коэффициент мал (<10). Объект и чувствительный элемент являются одним конструктивным элементом (нет возможности изменить вид ЛАЧХ прямого канала)	NON_100C
	ИЛИ: ЛАЧХ разомкнутой системы в области низких частот имеет наклон -20 или -40 дб/дек. При этом либо в измерительном канале (на входе, вне контура регулирования) неединичный коэффициент передачи, либо в цепи обратной связи установлен делитель сигнала
2	Объект моделируется двумя звеньями: колебательным (с большим подавлением) и апериодическим. Сопрягающая частота апериодического звена на две декады меньше резонансной частоты колебательного звена	PROP
3	ЛАЧХ разомкнутой системы имеет вид 20-0-20-40 (участок с нулевым наклоном не продолжителен). Предъявлены требования: минимально возможное перерегулирование, и малые собственные шумы САР. В точке единичного усиления фаза, уменьшаясь, пересекает значение -90 градусов с небольшим приращением	COMBINAI
4	Объект моделируется двумя звеньями: колебательным (с большим подавлением) и апериодическим. Сопрягающая частота апериодического звена на две декады больше резонансной частоты колебательного звена.	P_DERIVA
5	ЛАЧХ разомкнутой системы в области низких частот имеет наклон 0 дб/дек. Контурный коэффициент объекта не стабилен в той же полосе частот (в области низких частот); или предъявлено требование равенства нулю первой или первой и второй составляющих ошибки.	P_D_Ast

2. Файл Combinai

Рисунок 2.1 – Схема модели файла Combinai

ПФ ОУ:

Первое звено – форсирующее, второе и третье – апериодические звенья первого порядка.

Рисунок 2.2 - ЛАЧХ разомкнутой системы файла Combinai

Рисунок 2.3 - ЛФЧХ разомкнутой системы файла Combinai

2. Файл NON_100C

Рисунок 2.4 – Схема модели файла NON_100C

ПФ ОУ:

Первое звено – апериодическое 2-го порядка, второе – изодромное.

Рисунок 2.5 - ЛАЧХ разомкнутой системы файла NON_100C

2. Файл P_D_Ast

Рисунок 2.6 – Схема модели файла P_D_Ast

ПФ ОУ:

Первое звено – форсирующее, второе – колебательное, третье – апериодическое 1-го порядка.

Рисунок 2.7 – ПФ файла P_D_Ast

Рисунок 2.8 – ЛАЧХ разомкнутой системы файла P_D_Ast

2. Файл P_Deriva

Рисунок 2.9 – Схема модели файла P_\\Deriva

ПФ ОУ:

Первое звено – апериодическое 1-го порядка, второе – колебательное.

Рисунок 2.10 – Резонансная и сопрягающая частоты файла P_Deriva

2. Файл PROP

Рисунок 2.11 – Схема модели файла PROP

ПФ ОУ:

Первое звено – апериодическое 1-го порядка, второе – колебательное.

Рисунок 2.12 – Резонансная и сопрягающая частоты файла PROP

2.2.7. В работе изучается пять методов повышения точности САР. Выбрать наиболее эффективный или единственно возможный метод повышения точности для каждой САР. Выбор обосновать.

Индивидуальное задание, согласно 7 варианта группы СИ-15-1, представлено в таблице 2.2.

Таблица 2.2 – Исходные данные

Номер варианта	Рабочие файлы:	Параметры схем моделей
		1-я группа
3	P_D_AST.VSM	К=~15; К=2; Т1=0,003;Т2=0,001

Разработка схем САР, для каждого метода и их комбинаций, вместе с показаниями осциллографа и погрешности на конец моделирования, изображена на рисунках 2.1 – 2.8, соответственно таблицы 2.3.

Рисунок 2.13 – Исходная модель (К=~15; К=2; Т₁=0,003; Т₂=0,001)

Рисунок 2.14 – Метод усиления коэффициента (K = 5,4901)

Рисунок 2.15 – Метод добавление звена астатизма (Ki=2.8)

Рисунок 2.16 – Метод производная по ошибке (Т=0,0001)

Рисунок 2.17 – Метод масштабирования устройства на входе (множитель) (К_м=1.02)

Рисунок 2.18 – Метод комбинированный: контурный коэффициент усиления + звено астатизма (К = 2, Ki = 2.5)

Рисунок 2.19 – Метод комбинированный: масштабирующее устройство на входе + звено астатизма (К_м = 2, Ki = 2.5)

Таблица 2.3 – Результаты экспериментов

Методы	Параметры	Погрешность (на конец времени моделирования) (0.2 с.)	Быстродействие (время переходного процесса) ∆±2%	Запас устойчивости
				По фазе	По амплитуде
Исходная модель	К=~15; К=2; Т1=0,003; Т2=0,001	0.01963	0.6311	24о	15.7 дб
Коэф. усиления	K=5.1	0.003487	0.2087 c.	6о	4.5 дб
Астатизм	Ki=2.8	0.000089007	0.3220 с.	17о	13 дб
Производная от ошибки	Т=0.0001	0.0196	0.6294 с.	20о	14 дб
Масштабирующее устройство на входе	Км=1.02	0.000022104	0.17799 с.	38о	13 дб
Комбинированное: Звено астатизма + Контурный коэффициент усиления	Кi=2.5, K=2	0.0007412	0.1650 с.	12о	9 дб
Комбинированное: масштабирующее устройство на входе + звено астатизма	Км = 2 Ki = 2.5	0.0000484076	0.2993 с.	29о	15 дб

ВЫВОДЫ

В ходе данной лабораторной работы освоили основные методы повышения точности САР: увеличения коэффициента усиления разомкнутой цепи, регулирования по производным от ошибки с увеличением контурного коэффициента усиления, повышения степени астатизма, применения неединичных обратных связей или масштабирующих устройств на входе / выходе, введения комбинированного управления.

Установили как эти методы влияют на качество управления и определили наиболее эффективные комбинированные методы согласно качеству управления.

В ходе экспериментов определили, что комбинированный метод (применение не единичных связей и регулирование по производной ошибке) дал наилучший результат в повышении точности для заданной нашему варианту модели, так как увеличилось быстродействие системы, не уменьшив запас устойчивости. В данной модели погрешность удалось уменьшить, но за счет уменьшения быстродействия и запаса устойчивости по амплитуде.