Л а б о р а т о р н а я р а б о т а № 3

Определение параметров интегрального регулятора и его настройка

Цель работы:

1. изучить свойства и структуру И-регулятора;

2. изучить показатели качества процесса регулирования;

3. научиться определять статические и динамические параметры объекта регулирования и регулятора;

4. изучить способы расчёта настроек и определения уставок И-регулятора;

5. определить параметры САУ с И-регулятором и статическим объектом.

Качество регулирования и настройка регулятора

Возмущения технологического процесса

Различают возмущения, связанные с изменением нагрузки объекта регулирования (вносимые в объект), и возмущения, возникающие при установке нового задания регулятору (вносимые в регулятор). Как следует из рис. 1, кривые изменения регулируемой величины х_п(t) в одной и той же системе управления при однократном скачке изменения нагрузки и задания регулятору отличаются друг от друга. Чтобы получить одинаковый переходный процесс в обоих случаях, надо изменять настройки регулятора.

Изменение нагрузки является основным источником изменений режима работы регулируемого объекта. Изменение задания играет важную роль в системах программного регулирования.

По продолжительности возмущение может быть длительное, продолжительность которого значительно превышает время регулирования, кратковременное, мгновенное, скачкообразное и монотонное. В данной лабораторной работе изучается влияние длительных скачкообразных возмущений, поэтому в дальнейшем другие виды возмущений не рассматриваются.

Основной показатель возмущения – его величина. При расчёте удобно использовать величину возмущения, выраженную в процентах хода регулирующего органа y_в. Так, изменение производительности объекта всегда сопровождается вполне определённым перемещением регулирующего органа, которое необходимо для поддержания установленного значения регулируемой величины, поэтому возмущение по нагрузке может быть сведено к величине перемещения регулирующего органа y_в, выражаемого обычно в процентах.

Качество процесса регулирования

На рис. 2 приведена примерная кривая переходного процесса в статическом объекте (без регулятора) при однократном скачкообразном возмущении на входе объекта y_в без регулирующего воздействия. Если возмущение конечно, самовыравнивание через некоторое время приостановит дальнейшее отклонение регулируемой величины от задания, и, таким образом, будет достигнуто новое установившееся значение. Однако возникающее при этом отклонение обычно технологически недопустимо.

Чтобы уменьшить отклонение или полностью устранить его, т.е. возвратить регулируемую величину к заданному значению, необходимо ввести регулирующее воздействие. Степень вводимого регулирующего воздействия определяется типом регулятора и его настройками.

Вид переходного процесса при регулировании определяет качество регулирования.

Основные показатели качества процесса регулирования, который вызван однократным скачкообразным возмущением как наиболее тяжелой формой возмущения.

Максимальное динамическое отклонение регулируемой величины от задания в ходе процесса регулирования х₁. Это наибольшее отклонение в сходящемся процессе регулирования, оно непосредственно следует за возмущением. Величина этого отклонения имеет большое значение особенно в тех случаях, когда значительное отклонение от задания по технологическим условиям недопустимо, даже временное. Величина х₁ зависит от динамических свойств объекта, величины возмущения, принятого закона регулирования и настроек регулятора.

Перерегулирование. Степень колебательности переходного процесса удобно характеризовать величиной перерегулирования – отношением амплитуды второго колебания х₂ противоположного направления к х₁; это отношение выражается в процентах величины х₁. Изменением настроек регулятора можно получить различные перерегулирования.

Чем больше перерегулирование, тем более колебателен процесс, тем он продолжительнее, тем меньше первая, максимальная амплитуда х₁ при одновременно увеличивающейся амплитуде х₂

Время регулирования. Продолжительность регулирования охватывает период времени t_р (рис. 4) с момента отклонения регулируемой величины от задания до возвращении её регулятором к заданному значению. Время t_р зависит от динамических свойств объекта, принятого закона регулирования и настроек регулятора. Чтобы характеризовать воздействие регулятора, время t_р зачастую относят к величине запаздывания объекта _об.

В зависимости от настроек регулятора продолжительность переходного процесса может быть различной. Однако она не может быть меньше определённого значения, минимального для регулятора данного типа. Это минимальное время свойственно так называемому граничному апериодическому процессу регулирования (рис. 4.а). Во всех других случаях по обе стороны от границы апериодичности (для затянутых апериодических или колебательных процессов) время регулирования увеличивается (рис. 4. б,в).