Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Башкирский Государственный Аграрный Университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

Моделирование электротехнических систем. Учебное пособие

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

07.09.2026

Размер:

2 Мб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 1 2 3 45 / 65 6 > Следующая >>>

Расчетно-графическая работа № 5

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ПАРАМЕТРОВ САР

НА ЕЕ СТАТИЧЕСКИЕ И ДИНАМИЧЕСКИЕ

СВОЙСТВА

Цель работы: исследовать влияние структуры и параметров САР

на ее статические и динамические свойства.

Теоретические сведения

Статические и динамические свойства САР во многом зависят от структуры последней (наличие или отсутствие в контуре регулирования интегрирующих звеньев) и ее параметров (коэффициента разомкнутой системы, постоянных времени звеньев). Основным показателем точности САР в статике является статическая ошибка – отклонение выходной координаты от заданного значения под действием возмущения ошибка – это разность между начальным и конечным установившимися значениями выходной величины. Статическая ошибка системы зависит от типа регулятора (пропорциональный или интегральный) и коэффициента разомкнутой системы (для САР с пропорциональным регулятором).

вость – способность системы принимать вившееся значение после окончания переходных процессов. Часто немаловажным является и качество переходных процессов – длительность переходных процессов, перерегулирование, колебательность и другое. Динамические свойства системы зависят от типа регулятора, коэффициента разомкнутой системы и постоянных времени звеньев, входящих в контур регулирования.

(в установившихся режимах). Другими словами, статическая

Основным динамическим показателем САР является ее устойчи-

прежнее или новое устано-

Задание № 1

Исследовать влияние величины коэффициента разомкнутой системы на статические и динамические свойства САР с пропорциональным регулятором.

Снять переходную характеристику САР с пропорциональным регулятором, структурная схема которой приведена на рис. 5.1. Варианты параметров схем приведены в табл. 5.1 и задаются преподавателем.

Практические советы:

– для наглядности возмущение удобнее подавать через некоторую

задержку

– коэффициент разомкнутой системы k

времени (блок Step);

удобнее задать в одном

р.с

из звеньев структурной схемы. При этом передаточные коэффициенты всех остальных звеньев принимаются равными единице.

Рисунок 5.1 – Структурная схема САР с пропорциональным регулятором

Таблица 5.1 – Исходные данные к структурной схеме по заданию № 1

Вариант Т

1 0,4 0,1 0,2 10 1 2 2 0,2 0,1 0,2 2 2 3 3 0,2 0,2 0,2 4 1 1 4 0,4 0,1 0,1 1 10 2 5 0,1 0,1 0,1 1 4 4

Т1 Т2 kf ΔF k

р.с нач

Методические указания

1) Снять осциллограмму изменения выходной величины во време-

ни при ступенчатом изменении возмущения ΔF на заданную величину

при заданном начальном значении коэффициента разомкнутой системы k

р.с нач

2) Определить статическую ошибку системы и длительность пере-

ходного процесса (помните: так как автоматика работает с отклонениями, то есть любое исходное положение принимается за нулевое, установившееся отклонение ΔY от начального и есть статическая ошибка).

3) Подобрать значение k

таким, чтобы САР находилась на грани-

р.с

це устойчивости. Переходной процесс в этом случае представляет собой незатухающие (и нерасходящиеся) колебания с постоянными амплитудой и частотой. Зафиксируйте граничное значение k

р.с гр

4) Снять переходную характеристику при промежуточном значе-

нии коэффициента разомкнутой системы k

р.с нач

р.с

≤ k

. Сделать

р.с гр

≤ k

выводы, как величина коэффициента разомкнутой системы влияет на величину статической ошибки САР с пропорциональным регулятором и на качество переходных процессов (колебательность, перерегулирование, устойчивость).

Практические советы:

– все три осциллограммы можно снять одновременно. Для этого

достаточно копированием в модельном окне создать три схемы, выходы которых через блок

MUX подаются на один вход осциллографа. Для каждой из схем задается свое значение коэффициента разомкнутой системы;

– если осциллограмма получается в виде ломаной кривой, следует

изменить шаг моделирования в закладке Simulation parameters.

В отчете должны быть исходная структурная схема, снятые осциллограммы (в одной координатной системе) и выводы о влиянии коэф фициента разомкнутой системы на статические и динамические свойства САР с пропорциональным регулятором.

Задание № 2

Исследовать влияние интегрирующего звена и величины коэффициента разомкнутой системы на статические и динамические свойства САР.

Снять переходную характеристику САР с интегральным регулятором, структурная схема которой приведена на рис. 5.2. Варианты параметров схем принять из табл. 5.1 в соответствии с вариантом к заданию № 1.

Методические указания

1) Снять осциллограмму изменения выходной величины во време-

ни при ступенчатом изменении возмущения ΔF на заданную величину при заданном начальном значении коэффициента разомкнутой системы k

р.с нач

Рисунок 5.2 – Структурная схема САР с интегральным регулятором

2) Определить статическую ошибку системы и длительность пере-

ходного процесса. Оценить влияние интегрирующего звена в контуре регулирования на статические свойства САР.

3) Подобрать значение k

таким, чтобы САР находилась на грани-

р.с

це устойчивости (переходной процесс в этом случае представляет собой незатухающие колебания с постоянными амплитудой и частотой). Зафиксировать граничное значение k

. Сравнить значения k

р.с гр

для САР с пропорциональным регулятором и САР с интегральным регулятором и сделать вывод, как введение интегрирующего звена в контур регулирования влияет на устойчивость системы.

4) Снять переходную характеристику при промежуточном значе-

нии коэффициента разомкнутой системы k

р.с нач

р.с

≤ k

. Сделать

р.с гр

≤ k

выводы, как величина коэффициента разомкнутой системы влияет на качество переходных процессов САР с интегральным регулятором

(колебательность, перерегулирование, устойчивость).

Расчетно-графическая работа № 6

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ

ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫХ КОРРЕКТИРУЮЩИХ

ЗВЕНЬЕВ НА СТАТИЧЕСКИЕ

И ДИНАМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА САР

Цель работы: исследовать влияние ПД, ПИ и ПИД звеньев, вклю-

ченных в контур регулирования, на статическую точность и динамические свойства САР.

Теоретические сведения

Для коррекции, т. е. для придания заданных свойств САР, в контур регулирования включают звенья со специальными частотными характеристиками (последовательные корректирующие звенья) или охватывают одно или несколько звеньев контура регулирования местными обратными связями.

В качестве последовательных корректирующих звеньев используются пропорционально-дифференцирующие (ПД), пропорциональноинтегрирующие (ПИ) и пропорционально-интегродифференцирующие

ПИД) звенья.

(

ПД звено является аналогом параллельного включения пропорционального и дифференцирующего звеньев, т. е. в контур регулирования, кроме пропорциональной составляющей, вводится и дифференциальная составляющая. Передаточная функция идеального ПД звена

а инерционного

() 1WpTp ,

ПД

()

ПД





ПД

где Т,













T – коэффициенты (постоянные времени), имеющие размер-

ПД

ность времени.

ПИ звено является аналогом параллельного включения пропорционального и интегрирующего звеньев, т. е. в контуре регулирования действуют пропорциональная и интегральная составляющие. Передаточная функция идеального ПИ звена



()

ПИ

 ,

а инерционного

T р



()

ПИ



(1)

pT р



Как видно из передаточных функций, ПИ звено можно получить последовательным включением интегрирующего и ПД звеньев.

ПИД звено можно представить как параллельное включение пропорционального, дифференцирующего и интегрирующего звеньев (или последовательное включение ПД и ПИ звеньев). Передаточная функция идеального ПИД звена

()

ПИ

 ,

T р T р





1( 1)

а инерционного

(1)( 1)

()

W р

ПИД

Tp T p



(1)

TpTp



Включение в контур регулирования последовательных корректирующих звеньев позволяет изменить динамические (все типы корректирующих звеньев) или динамические и статические свойства САР (ПИ и ПИД звенья). Подбором параметров этих звеньев можно получить желаемые динамические и статические характеристики проектируемых систем.

Задание № 1. Исследование влияния ПД звена

на статические и динамические свойства САР

1) Собрать в модельном окне структурную схему по заданию № 1 расчетной-графической работы № 5. Параметры звеньев принять в соответствии с вашим вариантом при выполнении работы № 5. Коэффициент разомкнутой системы целесообразнее набрать в одном из звеньев (например, в звене обратной связи). При этом коэффициенты остальных звеньев в контуре будут

равны единице (рис. 6.1).

2) Установить коэффициент разомкнутой системы несколько меньший граничного k

, так чтобы переходная характеристика имела вид

р.с гр

затухающих колебаний. Занести полученную осциллограмму в отчет.

3) Ввести в контур регулирования ПД звено с передаточной функцией

0,2 1

()

ПД





0,01 1



и снять переходную характеристику системы.

ΔF

ΔG = 0

 pT

Kос

ΔY

Рисунок 6.1 – Исходная структурная схема для исследования

влияния ПД звена

4) Изменяя постоянную времени числителя ПД звена, подобрать такую переходную характеристику, которая, на ваш взгляд, наиболее приемлема для системы (например, по величине перерегулирования, по колебательности, по длительности переходного процесса), и занести ее в отчет (допускается совместить ее с предыдущей переходной характеристикой.

5) Сделать выводы, как введение в контур регулирования ПД звена с единичным передаточным коэффициентом влияет на статические (статическая ошибка) и динамические (устойчивость, колебательность, перерегулирование) свойства системы.

Задание № 2. Исследование влияния ПИ звена

на статические и динамические свойства САР

1) Собрать в модельном окне структурную схему по заданию № 2 расчетно-лабораторной работы №5. Параметры звеньев принять в соответствии с вашим вариантом при выполнении работы № 5. Коэффициент разомкнутой системы целесообразнее набрать в одном из звеньев (например, в звене обратной связи). При этом коэффициенты остальных звеньев в контуре будут равны единице.

2) Установить коэффициент разомкнутой системы несколько меньший граничного k

, так чтобы переходная характеристика име-

р.с гр

ла вид затухающих колебаний. Занести полученную осциллограмму в отчет.

3) Ввести в контур регулирования ПД звено с передаточной функцией

0,2 1

()

ПД





0,01 1



и снять переходную характеристику системы с ПИ-регулятором (последовательно включенные интегрирующее и ПД звенья являются аналогом ПИ звена).

переходного процесса), и занести

ее в отчет (совместить с предыдущей переходной характеристикой).

5) Сделать выводы, как замена интегрирующего звена в контуре регулирования на ПИ звено изменяет статические (статическая ошибка) и динамические (устойчивость, колебательность, перерегулирование) свойства системы.

Задание № 3. Исследование влияния ПИД звена

на статические и динамические свойства САР

1) Добавить в контур регулирования последней структурной схемы ПД составляющую 0,2р + 1 (для этого достаточно набрать эту составляющую в числителе одного из пропорциональных звеньев первого порядка). В этом случае получается САР с ПИД-регулятором.

2) Снять переходную характеристику системы с ПИД-регулятором.

3) Изменяя постоянную времени числителя любого из ПД звеньев,

подобрать

такую переходную характеристику, которая, на ваш взгляд,

наиболее приемлема для системы.

4) Сравнить степень воздействия на статические и динамические свойства системы ПИ- и ПИД-регуляторов.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Бесекерский В.А. Теория систем автоматического управления [Текст]/ В.А. Бесекерский, Е.П. Попов. – Изд. 4-е, перераб. и доп. – СПб.: Профессия,

2003. – 752 с. – (Серия: Специалист).

2. Бахвалов Л.А. Моделирование систем [Текст] / Л.А. Бахвалов. – Изд. Московского государственного горного университета. – Москва, 2006. – 290 с.

<<< < Предыдущая 1 2 3 45 / 65 6 > Следующая >>>

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]