Сорокина 5 лаба гот

МИНИСТЕРСТВО ЗДРАВООХРАНЕНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ

УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ

ХИМИКО-ФАРМАЦЕВТИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ

(ФГБОУ ВО СПХФА Минздрава России)

Кафедра процессов и аппаратов химтехнологии

Лабораторная работа №5

«Моделирование CAP в MathCad»

по учебной дисциплине

СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ХИМИЧЕСКИМИ ПРОЦЕССАМИ

Вариант № 1

Факультет промышленной технологии лекарств

Форма обучения – очная

по направлению подготовки «Химическая технология»,

уровень высшего образования - бакалавриат

Выполнил: студентка Сорокина А.Ю. группы 142 _____________

Проверил: доц. ________________

Санкт-Петербург

2018

1. Цель лабораторной работы.

Построение переходных характеристик CAP по передаточной функции, рассчитанной по структурной схеме для типового воздействия методом обратного преобразования Лапласа.

2.Краткие сведения: на рисунке представлена структурная схема одноконтурной CAP.

На рисунке принято следующее изображение:

X(s) – изображение задающего воздействия х(t);

Е(s) – изображение рассогласования е(t) = x(t) – y_ос(t);

F(s) – изображение возмущающего воздействия f(t);

Y(s) – изображение регулируемой величины;

Y_ос(s) – изображение сигнала обратной связи y_ос(t);

W1(s) – передаточная функция исполнительного механизма;

W2(s) – передаточная функция объекта регулирования;

W_ос(s) – передаточная функция обратной связи.

Для регулирования объектами управления используют типовые регуляторы:

Пропорциональный (П) регулятор с передаточной функцией:

W_П (s) = k_p,

Где k_p пропорциональный коэффициент стабилизирующий отклонение регулируемой величины.

Интегрирующий (И) регулятор с передаточной функцией:

W_И(s) = ,

Используется для устранения статической ошибки. Она позволяет регулятору «учиться» на предыдущем опыте.

Дифференцирующий (Д) регулятор с передаточной функцией:

W_Д(s) = T_ds,

Противодействует предполагаемым отклонением регулируемой величины, которые могут произойти в будущем.

Пропорционально-интегральный (ПИ) регулятор с передаточной функцией:

W_ПИ(s) = k_p + ,

Является одним из наиболее универсальных регуляторов.

Пропорционально-дифференциальный (ПД) регулятор с передаточной функцией:

W_ПД(s) = k_{p +} T_ds.

Пропорционально-интегрально-дифференциальный (ПИД) регулятор с передаточной функцией:

W_ПИД(s) = k_p + + T_ds,

Задачей ПИД регулятора является поддержание заданного значения измеряемой (регулируемой) величины. ПИД регулятор измеряет отклонение стабилизируемой величины от уставки (заданного значения) и выдает управляющий сигнал, являющийся суммой трех слагаемых, первое из которых пропорционально этому отклонению, второе пропорционально интегралу отклонения, третье пропорционально производной отклонения.

2. В ыполнение работы.

Составить передаточные функции П, ПИ, ПД, ПИД регуляторов соответствующих САР. Для анализа САР предположим, что объект регулирования представляет собой инерционное звено:

Каждое звено САР имеет свое уравнение и передаточную функцию. Составим передаточные функции регуляторов и соответствующих САР с инерционным объектом регулирования.

П-регулятор

ПИ-регулятор

ПД-регулятор

ПИД-регулятор

Построим графики

изменения функции h(t)

По графикам переходных характеристик определите следующие показатели качества процесса регулирования.

Статическая ошибка e0 – постоянная ошибка в равновесном режиме системы.

Перерегулирование emax – превышение первого выброса над установившемся значением переменной.

Время нарастания Tr – интервал времени, в течение которого выходная переменная нарастает от 10% до 90% от своего установившегося значения.

Такие показатели, как время регулирования и период затухающих колебаний определены не были, так как графики не являются колебательными.

П-регулятор:

ПИ-регулятор:

ПД-регулятор:

ПИД-регулятор:

Расчет параметров ПИД-регулятора по методу Зиглера-Никольса

Формулы для расчета коэффициентов регуляторов представлены в таблице:

Регулятор	Расчет по отклику на скачок
	kp	Ti	Td
П	1/a	-	-
ПИ	0.9/a	3L/ kp	-
ПИД	1.2/a	0.9L/ kp	0.5L/ kp

П:

ПИ:

ПИД:

Ручная настройка ПИД-регулятора, основанная на правилах

Основные правила:

• Увеличение пропорционального коэффициента увеличивает быстродействие и снижает запас устойчивости;

• С уменьшением интегральной составляющей ошибка регулирования с течением времени уменьшается быстрее;

• Уменьшение постоянной интегрирования уменьшает запас устойчивости;

• Увеличение дифференциальной составляющей увеличивает запас устойчивости и быстродействие.

4. Вывод

В данной работе построили переходные характеристики CAP по передаточной функции, рассчитанной по структурной схеме для типового воздействия методом обратного преобразования Лапласа. Также осуществили ручную настройку ПИД-регулятора.