3.2 Лабораторная работа № 4

Исследование одноконтурной САР с последовательной

коррекцией

Цель работы: Изучение динамических свойств и показателей качества САР методом структурного моделирования и частотного анализа систем с использованием пакета MATLAB – Simulink. Оценка влияния параметров САР на её динамические свойства. Выбор оптимальной настройки регуляторов в системе с последовательной коррекцией.

1. Математическое моделирование. Расчетно-экспериментальная часть.

   1. Теоретическая часть. Ознакомление с пакетами MATLAB-Simulink, пакетом расширения Power System Blockset, Signal Processing Toolbox и др., а также способами построения моделей.

   2. Составление структурной схемы и определение параметров модели одноконтурной оптимальной САР.

   3. Создание моделей одноконтурной САР:

• модель оптимально построенной одноконтурной замкнутой системы и разомкнутой САР без регулятора;

• модель одноконтурной САР при изменении параметров регулятора Т_р и Т_р1.

1. Исследование динамических свойств(переходных процессов) одноконтурных САР по методу компьютерного моделирования:

• при оптимальной настройке регулятора;

• при изменении постоянной времени интегрирования регулятора Т_р;

• при изменении постоянной времени обратной связи регулятора Т_р1.

5. Исследование частотных характеристик одноконтурной САР на MATLAB.

2. Расчетная и графическая части. Содержание отчета

   1. Представить цель и программу работы, содержание расчетно-экспериментальной части.

   2. Составить структурную схему и определить параметры модели одноконтурной оптимальной САР.

   3. Создать и исследовать модели одноконтурной САР с регулятором и без него.

   4. Представить результаты исследования динамических свойств (переходных процессов) одноконтурных САР при оптимальной настройке и изменении параметров регулятора Т_р и Т_р1. Результаты представить в виде графиков и таблиц.

   5. Определить прямые показатели качества САР, результаты представить в виде следующей таблицы

Таблица 4.1 Показатели качества одноконтурной САР

Номер варианта	Тр1 с	Тр с		%	1/ с	Гц		М
1	Т01
2	Т01
3	Т01
4	0,5Т01
5	2Т01

где -относительное время регулирования (вхождение координаты в 2% область установившегося значения) ;

-угловая частота колебаний;

- частота колебаний;

% - перерегулирование ();

- коэффициент домпфирования;

- показатель колебательности.

6. Составить передаточные функции разомкнутых и замкнутых одноконтурных САР для всех вариантов изменения параметров регулятора.

7. Рассчитать и построить серии асимптотических логарифмических амплитудных L(w) и фазовых (w) частотных характеристик.

8. Привести результаты исследования частотных характеристик одноконтурной САР на MATLAB. Определить параметры динамических звеньев (т.к) по полученным частотным характеристикам.

9. Определить и оценить косвенные показатели качества одноконтурной САР по частотным характеристикам (частота среза, запас по фазе и амплитуде и др.)

10. Выявить связь между показателями качества, параметрами системы и частотными характеристиками.

11. Сделать выводы по работе.

3. Порядок выполнения лабораторной работы

1. Составление структурной схемы и определение параметров модели одноконтурной оптимальной САР.

Одноконтурная САР с последовательной коррекцией является внутренним контуром двухконтурной системы подчинённого регулирования с последовательной коррекцией, представленной на рис. 4.1. Разомкнутая часть представляет собой последовательное соединение регулятора с фильтром (постоянная времени ) и инерционным звеном объекта регулирования с постоянной времени Т_01.

Передаточная функция регулятора внутреннего контура САР или одноконтурной системы, настроенной по модульному оптимуму, может быть получена по обобщённой формуле (3.8)

(4.13)

где T_p1=T₀₁ – постоянная времени обратной связи регулятора;

- постоянная времени интегрирования регулятора.

Структурная схема одноконтурной САР представлена на рис.4.2.

Рис. 4.2 Структурная схема одноконтурной САР

При оптимальной настройке регулятора (4.13) САР будет иметь оптимальные показатели переходного процесса (рис. 4.3). В то же время, известно, что эти показатели существенно зависят от параметров САР и от настройки регулятора. Поэтому в лабораторной работе исследуется влияние настройки регулятора на динамику САР.

Исследуется два случая:

1. Влияние постоянной времени интегрирования регулятора Т_p. Величина этой постоянной времени определяется принятым соотношением постоянных времени . На практике в зависимости от требований к динамике САР обычно принимают величину в пределах от =1 до = 4. Поэтому в работе рассматриваются следующие варианты:

- базовый вариант оптимальной настройки

2. Влияние постоянной времени обратной связи регулятора :

1) ;

4) ;

Рис.4.3 Кривая переходного процесса h(t) замкнутой САР

5) .