3.1 Выбор регулятора

К выбору типа регулятора следует подойти очень внимательно, так как от него зависит надежность устойчивой работы АСР. Кроме правильного выбора следует также и правильно настроить регулятор, только тогда мы добьемся требуемое качество регулирования.

В зависимости от свойств объектов управления, определяемых его передаточной функцией и параметрами, и предполагаемого вида переходного процесса выбирается тип и настройка линейных регуляторов.

И – регулятор со статическим ОР – при медленных изменениях возмущений и малом времени запаздывания (τ/То<0,2);

П – регулятор со статическим и астатическим ОР – при любой инерционности и времени запаздывания, определяемом соотношением τ/То<0,2;

ПИ – регулятор – при любой инерционности и времени запаздывания ОР, определяемом соотношением τ/То<1;

ПИД – регуляторы при условии τ/То<1 и малой колебательности исходных процессов.

В нашем случае подходящим является ПИ-регулятор, т.к. по условиям задачи на объект действуют возмущения, вызывающие отклонения уровня, соответствующие 20% при перестановке регулирующего органа и по виду переходного процесса и передаточной функции. Если при дальнейших расчетах окажется, что ПИ-регулятор не удовлетворяет заданным условиям, нам необходимо выбрать более сложный (и, следовательно, более дорогой) ПИД-регулятор, который имеет лучшие показатели регулирования.

За критерий оптимальности регулирования для нашего случая примем процесс с 20% перерегулированием, обеспечивающий малое время регулирования переходного процесса и имеющий динамическую ошибку меньшую, чем при критерии с минимальным временем регулирования, тем более, что объект допускает 20% перерегулирование.

Для определения параметров настройки типовых регуляторов в АСР с объектом первого порядка с запаздыванием при различных критериях оптимальности можно воспользоваться следующими формулами:

k_p=0.7/(k₀ τ/T₀)=0.7/(3.3*0.32)=0.66

T_u = 0.7*T₀ =0.7*500 = 350

K_u = T_u = 350

Для того чтобы построить и проанализировать переходную и частотные характеристики, необходимо в программе Matlab – Simulink собрать схему. Но для того, чтобы построить схему, сначала необходимо построить структурно-функциональную блок-схему САР (Рис.4), а потом на основе этой схемы построить математическую схему САР (Рис.5).

Рис.4 Структурно-функциональная блок-схема системы автоматического регулирования температуры

ЗО – задающий орган; Р – регулятор; ИМ – исполнительный механизм; ОУ – объект управления.

Рис.5 Математическая схема системы автоматического

регулирования температуры.

W_p – передаточная функция ПИ-регулятора;

W_им – передаточная функция исполнительного механизма;

W_оу – передаточная функция объекта управления.

Рис.6 Система автоматического регулирования температуры сушки кирпича-сырца

3.2 Анализ динамических характеристик аср с регулятором

По виду переходной характеристики можно определить показатели качества переходного процесса:

Рис.7 Переходная характеристика САР с ПИ-регулятором.

Время регулирования: 7.4 с;

Время нарастания: 1.22 с;

Статическая ошибка: 0;

Перерегулирование: 20.1 %

Чтобы получить логарифмические амплитудные и фазовые характеристики, по которым можно определить запасы устойчивости по амплитуде и фазе необходимо разомкнуть систему.

Рис.8 Графики ЛАХ и ЛФХ системы регулирования температуры с регулятором.

Рис.9 График АФЧХ системы регулирования температуры с регулятором.

Из рис.9 видно, что система является устойчивой, т.к. годограф не охватывает точку (0,-1) (критерий устойчивости Найквиста).