Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Башкирский Государственный Аграрный Университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

Моделирование систем. Учебное пособие-1

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

07.09.2026

Размер:

1 Мб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 1516 / 2116 17 18 19 20 21 > Следующая >>>

37. Провести сравнительную оценку схем несвязанного и связанного регулирования. От чего зависит выбор той или иной схемы?

38. Назвать основные показатели качества регулирования. Для каких целей они определяются?

39. Как выполняется расчет показателей качества при моделировании с использованием дискретных моделей?

40. Как выполняется структурный синтез регуляторов и компенсаторов по показателям качества (в каскадной, комбинированной, несвязанной и связанной системах)?

41. Какие факторы вызывают дрейф динамических характеристик технологических объектов (приведите примеры)?

42. Для каких целей исследуется чувствительность систем регулирования к изменению параметров модели объекта?

43. Назвать основные отличия цифровых и непрерывных систем управления.

44. Пояснить формирование комплексного критерия (среднеквадратичной суммы ошибки регулирования и отклонения управляющей величины от установившегося значения) для выбора оптимального такта квантования сигналов.

45. Как скажется изменение длительности такта квантования на параметрах дискретных моделей объектов и регуляторов?

46. Как выполнить пересчет параметров дискретных моделей объектов и регуляторов при изменении такта квантования?

153

Задание 1

Идентификация дискретной динамической модели

по имитационной модели объекта

Цель задания:

изучение методов построения дискретных динамических моделей, используемых при синтезе цифрового управления, и идентификация параметров моделей объектов регулирования, описываемых конечно-разностными уравнениями.

Постановка задачи.

Для указанного варианта исходных данных (табл. 3.16) построить дискретную динамическую модель объекта регулирования, соответствующую апериодическому звену 1-го, 2-го или 3-го порядка. Используя МНК составить систему уравнений и решить ее относительно определяемых параметров дискретной модели для двух заданных структур (графа 11). При отсутствии экспериментальных данных реального объекта регулирования используется имитационная модель объекта, заданная в виде уравнения (3.2) (графы 4 – 8). Дополнительно заданы коэффициент помехи (графа 9) и длительность такта квантования (графа 10). Составить схему алгоритма и программу расчета параметров дискретной модели для двух заданных структур по данным имитационной модели (при наличии помехи и без нее), оценить адекватность модели по критерию Фишера (см. Приложение) и выбрать структуру модели с наибольшим критерием.

Содержание отчета:

1. Название и цель задания, номер варианта.

2. Математическая формулировка задачи, содержащая все формулы, выводы и пояснения для решения поставленной задачи.

3. Схема алгоритма расчета с комментариями.

4. Листинг программы.

5. Анализ результатов (приводятся численные значения параметров модели объекта для двух структур уравнений при иден-

154

=++

(

)

тификации по имитационной модели (при наличии помехи и без нее), критерия Фишера, графики переходных процессов имитационной модели объекта и восстановленной модели (при наличии помехи и без нее)) с конкретными выводами.

Поставленную задачу можно представить следующей

структурной схемой (рис.3.39).

Рис.3.39. Структурная схема задачи идентификации модели объекта по

имитационной модели

Например, примем в качестве объекта регулирования имитационную модель в виде конечно-разностного уравнения второго порядка с чистым запаздыванием с наложением случайной

помехи

где выходного сигнала с помехой

ределяющий уровень помехи на каждом такте

на выходную переменную (см. вариант 2):

y a y a y bu

i i i i d

- выход объекта без помехи;

− − − −

1 1 2 2 1

y y p

= +

i i

, (3.104)

; p - коэффициент помехи, оп-

random= −2 1001 1000 1/ .

, (3.103)

- измеряемое значение

квантования;

155

Варианты заданий

Технологический

№

вар

1 2 3 4 1 Теплообменник Расход греющего пара - температура смеси

2 Колонна ректификации Расход теплоносителя в кипятильник -

3 Полимеризатор Расход рассола в рубашку полимеризатора -

4 Колонна экстрактив-

5 Теплообменник Расход греющего пара - температура смеси

6 Колонна ректификации Расход теплоносителя в кипятильник -

7 Паровой котел Расход топлива - температура в котле 153,5 с

8 Полимеризатор Расход рассола в рубашку полимеризатора -

9 Теплообменник Расход греющего пара - температура смеси

10 Колонна ректификации Расход теплоносителя в кипятильник -

11 Теплообменник Расход греющего пара - температура смеси

12 Колонна экстрактив-

13 Теплообменник Расход греющего пара - температура смеси

объект (ТО)

ной ректификации

Канал объекта регулирования Пар. мо-

Первая

на выходе теплообменника

содержание компонента смеси на к.т.

температура смеси Расход флегмы - содержание компонента смеси в дистилляте

на выходе теплообменника

температура смеси в кубе колонны

конверсия мономера

на выходе теплообменника

температура смеси в кубе колонны

на выходе теплообменника Расход флегмы - содержание компонента смеси на в.к.т.

на выходе теплообменника

дели ТО

пост.

врем.

4,21 мин 81 мин

6 мин

41,8 мин 8 мин

12 мин

78 мин

4,21 мин 3,59 мин 7,86 мин 11,7 мин 8 мин

156

Таблица 3.16

к выполнению работы

Параметры модели ТО Такт

кванВторая пост. врем.

- - 12,1

27 мин 2 мин - 4 ºС/(м3/ч) 2 мин 0,2 0,1

15,3 мин 2 мин - 1 ºС/(т/ч) 3,8 мин 0,05 0,2

2,44 мин 24 с 15 с 1,77

77 мин 3,19 мин 2,8 мин

- - 3,05

5,48 мин 2 мин - 1 ºС/(м3/ч) 2,1 мин 0,05 0,1

Третья

пост.

врем.

5 6 7 8 9 10 11 12

- -5 %/(т/ч) 27 мин 0,25 1 мин 1;3 Метод

10,2 мин

- 4,5

- 1,5

- 12,1

- 7,3

4,9 мин

Коэффи-

циент

усиления

ºС/(т/ч)

-5,81 %/(т/ч)

ºС/(т/ч)

ºС/( м

/ч)

%/(м

/ч)

ºС/(м

ºС/(т/ч)

-4,33 %/(т/ч)

Время

чистого

запазд.

2,3 мин 0,61 0,1

16 мин 0,29 2 мин 1;2 Метод

3 мин 0,225 0,25

0 с 0,089 10 с 1;2 Правило

/ч)

6 мин 0,075 2 мин 1;3 Метод

0,5 мин 0,61 0,1

4 мин 0,37 0,5

2 мин 0,15 0,25

20 мин 0,22 2 мин 2;3 Метод

Коэф. поме-

хи

това-

ния

мин

Порядки

уравне-

ний вос-

станав-

ливаемых

моделей ний

1;2 Правило

2;3 Правило

1;3 Правило

2;3 Метод

2;3 Правило

1;2 Метод

1;3 Правило

1;2 Правило

Метод решения системы

лин.

уравне-

Крамера

Гаусса

Крамера

Гаусса

Крамера

Гаусса

Крамера

Гаусса

Крамера

Гаусса

Крамера

Гаусса

Крамера

157

Технологический

№

вар Первая

1 2 3 4

14 Колонна ректификации Расход теплоносителя в кипятильник -

15 Полимеризатор Расход катализатора - температура в реак-

16 Теплообменник Расход греющего пара - температура смеси

17 Колонна ректификации Расход теплоносителя в кипятильник -

18 Колонна ректификации Расход теплоносителя в кипятильник -

19 Полимеризатор Расход катализатора - вязкость выходного

20 Колонна ректификации Расход теплоносителя в кипятильник -

21 Теплообменник Расход греющего пара - температура смеси

22 Колонна ректификации Расход теплоносителя в кипятильник -

23 Колонна ректификации Расход теплоносителя в кипятильник -

24 Колонна экстрактив-

25 Колонна ректификации Расход теплоносителя в кипятильник -

объект (ТО)

ной ректификации

Канал объекта регулирования Пар. мо-

температура смеси в кубе колонны

торе

на выходе теплообменника

температура смеси в кубе колонны

продукта

содержание компонента смеси в кубе кол.

на выходе теплообменника

температура смеси в кубе колонны

температура смеси в кубе колонны Расход флегмы - содержание компонента смеси в дистилляте

температура смеси в кубе колонны

дели ТО

пост.

врем.

73,84 мин 41,72 мин 4,21 мин 73,84 мин 35,18 мин 45,45 мин 65 мин

4,21 мин 73,84 мин 10,12 мин 41 мин

12 мин

158

Окончание табл. 3.16

Параметры модели ТО Такт

кван-

Вторая

пост.

15,13 мин 17,28 мин 3,19 мин 15,13 мин 2,88 мин 20,35 мин 40 мин

- - 12,1

15,13 мин 2,77 мин 19,17 мин

- - 2 ºС /(т/ч) 2 мин 0,2 0,2

Третья

пост.

врем.

5 6 7 8 9 10 11 12

- 0,08

- -1,03

- 12,1

- 0,08

- 1,04

- 0,4

15 мин -0,9 %/(т/ч) 10 мин 0,045 2 мин 1;3 Метод

- 0,08

- 3,12

0,698 мин

Коэффи-

циент

усиления

ºС/(т/ч)

/ч)

ºС/(м

/ч)

ºС/(м

ºС/(т/ч)

/(т/ч)

г/см

/ч)

ºС/(м

ºС/(т/ч)

-0,13 %/(т/ч)

Время

чистого

запазд.

10 мин 0,04 1 мин 1;3 Метод

8 мин 0,052 1 мин 2;3 Правило

5 мин 0,61 0,5

15 мин 0,04 1 мин 1;3 Правило

9 мин 0,052 1 мин 2;3 Метод

12 мин 0,02 1 мин 1;2 Правило

7 мин 0,61 0,5

8 мин 0,004 1 мин 1;2 Метод

8 мин 0,16 0,5

20 мин 0,007 2 мин 2;3 Метод

Коэф. поме-

хи

това-

ния

мин

Порядки

уравне-

ний вос-

станав-

ливаемых

моделей ний

1;2 Метод

2;3 Правило

1;3 Правило

1;2 Правило

Метод решения системы

лин.

уравне-

Гаусса

Крамера

Гаусса

Крамера

Гаусса

Крамера

Гаусса

Крамера

Гаусса

Крамера

Гаусса

Крамера

159

(

)

Расчет значения случайной помехи

дартным оператором – функцией

ке чения в пределах от минус 1 до плюс 1 случайным образом.

ния точек переходного процесса объекта регулирования с тактом квантования

модели необходимо знать параметры пересчетом по исходным данным (графы 4 – 8), такт квантования

условиями по входу и выходу объекта, а также величиной входного ступенчатого воздействия

структур (графа 11) составляются системы уравнений и решаются указанным методом (графа 12) (см. пункт 3.2).

используется формула (3.28).

(генератор случайных чисел). Помеха ξ принимает зна-

С помощью имитационной модели рассчитываются значе-

Для расчета кривой разгона по имитационной

, коэффициент помехи p и задаться нулевыми начальными

Для расчета параметров восстанавливаемых моделей двух

Для оценки адекватности моделей по критерию Фишера

int intrandom num в язы-

реализуется стан-

a a b d

, , ,

1 2

(определяются

160

Задание 2

Оптимизация настроек цифровых регуляторов в составе

одноконтурной схемы

Цель задания: овладение методикой синтеза и исследования одноконтур-

ной цифровой системы управления (ЦСУ).

Постановка задачи.

Для указанного варианта исходных данных (табл. 3.17) провести оптимизацию градиентным методом настроек цифровых регуляторов, соответствующих заданным непрерывным законам регулирования (графа 10). В качестве исходных данных заданы параметры дискретной динамической модели объекта (графы 4 – 8) и длительность такта квантования (графа 9). Составить схему алгоритма и программу расчета настроек цифровых регуляторов для двух заданных структур, построить динамические характеристики синтезированных оптимальных ЦСУ (по заданию и возмущению) и оценить эффективность их работы по показателям качества (3.89) – (3.93).

Содержание отчета:

1. Название и цель задания, номер варианта.

3. Схема алгоритма расчета с комментариями.

4. Листинг программы.

5. Анализ результатов (приводятся численные значения оптимальных настроек цифровых регуляторов для двух законов регулирования, графики динамических характеристик синтезированных оптимальных ЦСУ, значения показателей качества) с конкретными выводами.

Для составления математического описания задачи оптимизации настроек регуляторов см. пункт 3.5. Формулы расчета показателей качества приведены в пункте 3.11.

161

вания (ОР)

регули-

рования

Таблица 3.17

мин

6 0,1

10 1,0

°С/(т/ч)

– -0,002179

мин

5 0,1

4 2,0

/ч)

%/(т/ч)

°С/(м

-0,005032

мин

3 0,2

6 0,25

%/(т/ч)

°С/(т/ч)

– 0,002222

– 0,008551

0,706259

0,976247 – – 0,287411

1,936719 -0,9375 – 0,003125

1,952505 -0,952941

1,886667 -0,888889

2,676247 -2,383372

1,888339 -0,890241

ПИД

мин

0 10,0 с

/ч)

°С/(т/ч)

°С/(м

0,012828

0,400507

2,253742 -1,661497

ПИ,

162

ПД

П,

ПИД

И,

ПИ

ПИ,

ПД

П,

ПД

И,

ПИД

ПИ,

Варианты заданий для выполнения лабораторной работы

Канал ОР Параметры модели объекта Законы

температура смеси

Расход греющего пара –

Расход гр. пара в кипят. –

Объект

регулиро-

№

вар.

обменник

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

1 Тепло-

2 Колонна

температура смеси

Расход флегмы – конц.

конц. комп. на к.т. колонны

Расход рассола в рубашку –

ректиф.

ризатор

3 Полиме-

4 Колонна

температура смеси

комп. в дистилляте

Расход греющего пара –

Расход гр. пара в кипят. –

обменник

экстр.рект.

5 Тепло-

6 Колонна

тура в котле

Расход топлива – темпера-

конц. комп. в кубе колонны

котел

ректиф.

7 Паровой

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 1516 / 2116 17 18 19 20 21 > Следующая >>>

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]