4.2.6 Выбор метода расчета

Описав наиболее распространенные методы расчета параметров настройки регуляторов, отдадим предпочтение методу расширенных амплитудно-фазо-частотных характеристик, т.к. исходные данные получены экспериментальным методом. Метод РАФЧХ позволяет достаточно точно определить параметры настройки регуляторов. Одним из существенных его достоинств, то что метод является наиболее оптимальным с точки зрения предъявляемых требований технологическими процессами к переходным характеристикам в промышленных системах.

4.2.7 Расчет опн пи-регулятора

Структурная схема системы автоматического регулирования температуры горячего дутья доменной печи представлена на рис. 33.

Рис. 33. Структурная схема системы автоматического регулирования

Для дальнейших расчетов используем многофункциональную интегрированную систему автоматизации математических и научно-технических расчетов MATLAB 5.3.1 и пакет ее расширения Control System Toolbox, разработанной фирмой The MatWorks Incorporated (www.mathworks.com).

С помощью разработанной программы в среде MATLAB (П. 5) построены частотные характеристики объекта управления, рассчитаны по методу РАФЧХ, изложенному выше, область оптимальных параметров настройки ПИ регулятора, построен переходный процесс замкнутой системы автоматического регулирования температуры горячего дутья доменной печи и произведена его оценка качества.

Рис. 34. АФЧХ объекта управления

K_p

K_p/T_и

Рис. 35. Область оптимальных параметров настройки ПИ-регулятора

Точка на графике соответствующая максимуму (т.е. минимуму первого интегрального критерия), определит параметры настройки ПИ-регулятора К_p = 0,47; Т_и = 49,6 с.

Тогда передаточную функцию ПИ-регулятора можно записать в следующем виде:

.

Рис. 36. Переходный процесс в замкнутой системе регулирования

Любая промышленная АСР кроме устойчивости должна обеспечивать определенные качественные показатели процесса регулирования.

Качество процесса регулирования оценивают по переходной характеристике по отношению к единичному ступенчатому возмущающему воздействию.

Склонность системы к колебаниям, а следовательно, и запас устойчивости могут быть охарактеризованы максимальным значением регулируемой величины h_max или так называемым перерегулированием:

 = A₃/A₁100% = 20,338%.

Время регулирования t_p – время по истечению которого отклонение регулируемой величины от установившегося состояния не будет превышать некоторой наперед заданной величины . Обычно  = 0,05y() = 0,051 = 0,05.

t_p = 200 c.

Максимальная динамическая ошибка

А₁ = 0,212

Степень затухания называется отношение разности двух соседних амплитуд, одного знака, к большей из них:

 = (A₁ – A₂)/A₁  0,96.

Результаты данного раздела опубликованы в [112, 115].

15