9.2. Задание

Для заданного объекта разработать цифровую систему управления с цифровым ПИД-регулятором.

9.3. Порядок выполнения работы

Лабораторная работа на базе знаний и умений, полученных при выполнении лабораторных работ № 7 и 8.

17. Экспериментально определить передаточную функцию объекта. Для этого необходимо составить и выполнить программу получения разгонной кривой. Программа выполняет операции:

1. при отсутствии внешнего возмущения устанавливает и сохраняет в течении не менее 60 сек. сигнал равный 0в. на выходе ЦАП (нулевое управляющее воздействие, под действием которого объект придет в равновесное состояние); задержка может быть реализована командой ‘delay’, аргументом которой является время задержки в мсек;

2. устанавливает вектор прерывания и частоту прерываний, разрешает прерывания от таймера платы;

3. выводит на объект управления постоянный уровень управляющего воздействия и сохраняет его при отсутствии внешнего возмущения;

4. используя прерывания платы L-154 или прерывание $1С, регистрирует через равные промежутки времени регулируемую величину в течение переходного процесса;

5. выводит на экран или записывает в файл полученные экспериментальные точки разгонной кривой.

2. Провести идентификацию объекта, т. е. определить его передаточную функцию любым известным методом.

6. По найденной передаточной функции найти настройки аналогового регулятора, обеспечивающие не более чем 20% перерегулирование.

7. В среде Simulink создать модель системы регулирования выходного сигнала объекта с использованием аналогового регулятора и уточнить его настройки.

8. Для найденной передаточной функции аналогового ПИД-регулятора в виде получить соответствующую ему импульсную передаточную функцию цифрового ПИД-регулятора в виде , где коэффициенты q_i равны:

, , , где Т₀ – выбранный период дискретизации

6. В среде Simulink создать модель системы регулирования с цифровым ПИД-регулятором и уточнить его настройки. Система должна содержать экстраполятор нулевого порядка, а модуль регулятора представлен блоком Descrete Fiter. В этих блоках необходимо установить выбранный период дискретизации (Sample time).

7. Получить разностное уравнение регулятора из уточненной настройки цифрового регулятора.

8. Составить программу реализации цифрового регулятора. При каждом прерывании необходимо:

1. вычислить сигнал рассогласования (разность межу сигналом задания и введенным сигналом обратной связи с объекта управления);

2. по разностному уравнению вычислить выходной сигнал регулятора;

3. вывести выходной сигнал регулятора;

4. запомнить выходной сигнал, сигнал рассогласования и его предыдущее значение в выделенных переменных.

9. В основной программе ввести процесс циклического изменения задания с выбранным периодом равным 10-20 периодов прерывания.

10. Ввести и запустить программу.

11. Наблюдать процесс регулирования (по осциллографу): управляющее воздействие и управляемую величину.

12. Установить постоянное задание.

13. Подать внешнее возмущающее воздействие (от внешнего генератора) и наблюдать переходные процессы (на экране осциллографа).

14. Объяснить процессы при изменении величины воздействия.

15. Отчет должен содержать название и цель работы, программы, осциллограммы процессов на входе и выходе объекта управления.

9.4. Контрольные вопросы

18. Как связаны коэффициенты цифрового ПИД-регулятора с настройками аналогичного аналогового регулятора?

19. Какполучить разностное уравнение цифрового ПИД-регулятора?

20. Доказать устойчивость смоделированной системы с цифровым регулятором.

21. Объяснить разработанную программу.

9.5 Литература

16. Изерман Р. Цифровые системы управления: Пер. с англ.-М.: Мир, 1984.- 541с.

17. Остем К., Виттенмарк Б. Системы управления сЭВМ: Пер. с англ.- М.: Мир, 1987.- 480с.

18. Дьяконов В. Simulink 4. Специальный справочник. – СПб: Питер,2002.- 528 с.

10. Лабораторная работа № 10