КТПСА_отчет_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. АКТСИу-17-1 доцент каф. СТ

Черкашин В.А. Ребезюк Л.Н.

Юрченко В.Р.

Харьков 2020

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 – идентификация файлов по описаниям

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_1OOC.VSM
	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.VSM
3	ЛАЧХ разомкнутой системы имеет вид 20-0-20-40. Предъявлены требования: минимально возможное перерегулирование, и малые собственные шумы САР. В точке единичного усиления фаза, уменьшаясь, пересекает значение -90 градусов с небольшим приращением	COMBINAI.VSM

Продолжение таблицы 2.1

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.VSM
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.VSM

Рисунок 2.1 – Идентификация файла NON_1OOC.VSM

Файл NON_1OOC.VSM относится к первому случаю, так как в цепи обратной связи установлен делитель сигнала (0.8) и ЛАЧХ разомкнутой системы в области низких частот имеет наклон -20 дб/дек.

Рисунок 2.2 – Идентификация файла PROP.VSM

Файл PROP.VSM относится ко второму случаю, так как объект моделируется двумя звеньями: колебательным и апериодическим. А также сопрягающая частота апериодического звена на две декады меньше резонансной частоты колебательного звена.

Сопрягающая частота – это частота, при которой меняется наклон ЛАЧХ, когда начинает действовать другое звено в цепи.

Рисунок 2.3 – Идентификация файла COMBINAI.VSM

Файл COMBINAI.VSM относится ко третьему случаю, так как ЛАЧХ разомкнутой системы имеет вид 20-0-20-40 (участок с нулевым наклоном не продолжителен).

Рисунок 2.4 – Идентификация файла P_DERIVA.VSM

Файл P_DERIVA.VSM относится к четвертому случаю, так как сопрягающая частота апериодического звена на две декады больше резонансной частоты колебательного звена.

Рисунок 2.5 – Идентификация файла P_D_AST.VSM

Файл P_D_AST.VSM относится к пятому случаю, так как ЛАЧХ разомкнутой системы в области низких частот имеет наклон 0 дб/дек.

2.2.2. 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 пятого варианта ускоренной группы АКТСИу-17-1, представлено в таблице 2.2.

Таблица 2.2 – Исходные данные

Номер варианта	Рабочие файлы:		Входные данные
4	[4.vsm]	COMBINAI.VSM	Т1=18;Т2=0,07; Т3=0,0002

Разработка схем САР, для каждого метода и их комбинаций, вместе с показаниями осциллографа и погрешности на конец моделирования, изображена на рисунках 2.6 – 2.13, соответственно таблицы 2.3.

Рисунок 2.6 – Исходная модель

Рисунок 2.7 – Метод усиления коэффициента (K = 100)

Рисунок 2.8 – Метод добавление звена астатизма (Ki=1)

Рисунок 2.9 – Метод производная по ошибке (kd=1)

Рисунок 2.10 – Метод масштабирования устройства на входе (множитель) и производная по ошибкам(К_м=1.05, kd=1)

Рисунок 2.11 – Метод комбинированный: масштабирующее устройство на входе (множитель) + звено астатизма (К_м=1.025; Ki=2)

Рисунок 2.12 – Метод комбинированный: контурный коэффициент усиления + производная по ошибке (К=2; Kd=1)

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	-	0.00615865407682303	0.19625	82о	146
Коэф. усиления	K=100	-7.20846324078206e-005	0.0022	75о	98

Продолжение таблицы 2.3

Астатизм	Не имеет смысла измерять, так как уже из ПХ видно, что система не будет удовлетворять заданным мною показателям точности, а именно улучшенная система должна быть лучше по точности, чем исходная
Производная от ошибки	Не имеет смысла измерять, так как уже из ПХ видно, что система не будет удовлетворять заданным мною показателям точности, а именно улучшенная система должна быть лучше по точности, чем исходная
Масштабирующее устройство на входе	Просто так не имеет смысла применять, только с астатизмом или производная по ошибке, так как из ПХ видно, что они там могут понадобиться
Комбинированное: Масштабирующее устройство на входе + звено астатизама	T=2, K=1.025	0.000133589540015966	0.0019	31о	87 дб
Комбинированное: Масштабирующее устройство на входе + производная по ошибке	Кd=1 K=1.05	0.00455477561144235	0.0035	41о	98 дб

ВЫВОДЫ

В ходе лабораторной работы были освоены основные методы повышения точности САР, такие как метод увеличения коэффициента усиления разомкнутой цепи, метод регулирования по производным от ошибки с увеличением контурного коэффициента усиления, метод повышения степени астатизма, масштабирующих устройств на входе / выходе, метод введения комбинированного управления.

А также был выбран лучший метод повышения точности, согласно индивидуальному варианту задания, которым является метод контурного коэффициента. При применении других методов система не показывала таких улучшений по точности, как данный метод, а также в ПХ в начале появлялись колебания, что будет влияет на такой параметр как перерегулирования, тем более запас по амплитуде и фазе не значительно уменьшился в отличии от использования других методов. Так же стоит заметить, что метод масштабирующего устройства применим только, когда амплитуда выходного сигнала не совпадает с задающем, такой случай был при применении звена астатизма и метод производных по ошибке.