3306

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1

Переходная характеристика показывает, что установившаяся ошибка и время нарастания несколько улучшились, но нужно спроектировать более сложный регулятор, чтобы выполнить все технические требования проекта, в частности уменьшить установившуюся ошибку, которая слишком велика 0.41.

Добавление интегратора

Один из способов устранить установившуюся ошибку состоит в том, чтобы добавить интегратор. Чтобы это сделать:

1.Перейдите на вкладку Compensator Editor.

2.Щелкните правой кнопкой мыши в любом месте таблицы Dynamics для меню правой кнопки мыши и выберите пункт Add Pole/Zero > Integrator.

На следующих рисунках показан этот процесс.

Ввод Integrator

11

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1

Заметим, что добавление интегратора изменило частоту перехода через ноль. Подстройте коэффициент усиления компенсатора, чтобы вернуть на 3 рад/с; коэффициент усиления должен быть приблизительно 100.

Как только Вы добавили интегратор и подстроили коэффициент усиления компенсатора, SISO Design Tool показывает красный 'x' на графике корневого годографа.

12

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1

Этот рисунок показывает переходную характеристику замкнутого контура с интегратором в компенсатором:

Переходная характеристика приближается к 1 и удовлетворяет требованиям к установившейся ошибке регулирования, потому что интегратор обнуляет установившуюся ошибку (астатическая система). Однако рисунок показывает, что максимальный отклик - 1.3, или приблизительно 30% - ое перерегулирование, и что время нарастания примерно 0.4 секунды. Так что компенсатора, состоящего из интегратора и усилителя, недостаточно, чтобы удовлетворить требованию к перерегулированию меньше 10 %.

Добавление полюсов

Часть требований к системе регулирования - запас коэффициента усиления 20 децибелов или больше и запас по фазе 40° или больше. В текущем проекте компенсатора запас коэффициента усиления - 11.2 децибелов и фазы - 37°, оба из которых выходят из требования к системе. Так что цель состоят в том, чтобы сократить время нарастания при улучшении запасов устойчивости. Один из методов должен увеличить коэффициент усиления, чтобы ускорить отклик, но устройство - уже колебательное, и увеличение коэффициента усиления также уменьшит запас устойчивости. Можно поэкспериментировать с коэффициентом усиления компенсатора, чтобы проверить это. Единственно, что осталось - добавить динамики компенсатору.

13

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1

Один из вариантов состоит в том, чтобы добавить полюс компенсатору:

1.Перейдите на вкладку Compensator Editor.

2.В таблице Dynamics, щелкните правой кнопкой мыши и выберите пункт Add

Pole/Zero > Lead.

Эти рисунки показывают процесс.

14

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1

Редактируемые поля показаны в групповом поле Edit Selected Dynamics (правая сторона страницы), когда элемент в таблице Dynamics был выбран, как показано на следующем рисунке.

15

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1

Для этого примера изменяются Real Zero (реальный нуль) на -7,38 и Real Pole (реальный по-

люс) на -11,1.

Вы также можете добавить нули и полюса, используя окно графической области. Щелкните правой кнопкой мыши на графике Боде, выберите Add Pole/Zero > Lead, поместите `х' на участке, где вы хотите добавить полюс, а затем щелкните левой кнопкой мыши, чтобы поместить его. Страница Compensator Editor обновляется, чтобы включить новый полюс в таблице Dynamics.

Окно графики SISO Design и LTI Viewer должны выглядеть так:

16

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1

График переходного процесса показывает, что время нарастания - теперь приблизительно 0.4 с и максимальный отклик - 1.25 рад/с (то есть, перерегулирование - приблизительно 25%). Хотя время нарастания удовлетворяет, перерегулирование является все еще слишком большим и запасы устойчивости все еще недопустимы, так что Вы должны настроить параметры.

Перемещение полюсов и нолей компенсатора

Чтобы улучшить скорость реакции, нужно подвинуть поближе реальный ноль к крайнему левому (самый медленный) полюсу ДПТ (обозначенный синим 'x'). Чтобы сделать это, захватите ноль и тяните вашей мышью. Пробуйте поместить ноль около самого медленного полюса.

Теперь пробуйте реальный полюс переместить вправо. Обратите внимания, как увеличивается запас коэффициента усиления. Вы можете также установить коэффициент усиления, чтобы увеличить запас коэффициента усиления; захватите Боде график, изгибайте и тяните его вниз мышью, чтобы уменьшить коэффициент усиления и увеличить запас коэффициента усиления.

Поскольку Вы настраиваете эти параметры, смотрите на LTI Viewer. Вы видите, что переходная характеристика замкнутого контура изменяется с каждым изменением параметра.

17

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1

Рисунок ниже показывает установившиеся значения для проекта, который удовлетворяет техническим требованиям.

Заключительные параметры проекта для компенсатора двигателя ПТ

Значения для этого заключительного проекта следующие:

Полюса в 0 и -28

Нули в -4.3

Усиление = 84

Введите эти значения непосредственно в Edit Selected Dynamics групповом поле Compensator Editor, показанном следующим образом (Интегратор уже установлен на 0).

18

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1

Заключительная переходная характеристика:

19