Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Архив1 / Курсовая (5).docx
Скачиваний:
178
Добавлен:
23.07.2013
Размер:
2.08 Mб
Скачать

4. Расчет систем управления многомерным объектом

4.1. Расчет комбинированной сар

Существует случай, когда к объекту прилагаются жесткие воздействия, которые можно измерить, но предлагается не одноконтурная система управления, а так называемая комбинированная система, которая является комбинацией двух принципов – принципа обратной связи и принципа компенсации возмущений.

Предлагается перехватывать возмущение раньше их воздействия на объект и с помощью вспомогательного регулятора компенсировать их действия.

Рис. 4.1.1. Cтруктурная схема комбинированной АСР

с динамическим компенсатором, подключенным на вход регулятора.

Управляемая величина не зависит от возмущения, если передаточная функция по возмущению равна нулю.

Применим к схеме, приведённой на Рис. 4.1.1, условие инвариантности выходной величины по отношению к возмущающему воздействию:

Находим передаточную функцию компенсирующего устройства:

Рассчитаем параметры настройки ПИД-регулятора при помощи стандартных биномиальных форм Ньютона.

Приравняв полином знаменателя к нулю, получим выражение:

Рассчитаем ПИД-регулятор, используя формулу (4.1.2):

Рассчитаем компенсатор для нашей схемы, используя выражение (4.1.1):

Теперь, когда получены все передаточные функции, проведём моделирование системы:

Рис. 4.1.2. Структура составного блока Subsystem

1). Ступенчатое воздействие по каналу управления:

Рис.4.1.3. Реакция системы на ступенчатое воздействие по каналу управления

2). Ступенчатое воздействие по каналу возмущения:

Рис.4.1.4.Реакция системы на ступенчатое воздействие по каналу возмущения

3). Импульсное воздействие по каналу управления:

Рис.4.1.5.Реакция системы на импульсное воздействие по каналу управления

4). Импульсное воздействие по каналу возмущения:

Рис.4.1.6.Реакция системы на импульсное воздействие по каналу возмущения

4.2. Расчет каскадной сар

Каскадные системы применяют для автоматизации объектов, обладающих большой инерционностью по каналу регулирования, если можно выбрать менее инерционную по отношению к наиболее опасным возмущениям промежуточную координату и использовать для неё то же регулирующее воздействие, что и для основного выхода объекта.

Рис. 4.2.1. Структурная схема каскадной АСР

В этом случае в систему регулирования (рис.4.2.1) включают два регулятора – основной (внешний) регулятор, служащий для стабилизации основного выхода объекта , и вспомогательный (внутренний) регулятор, предназначенный для регулирования вспомогательной координаты. Заданием для вспомогательного регулятора служит выходной сигнал основного регулятора.

Расчет каскадной АСР предполагает определение настроек основного и вспомогательного регуляторов при заданных динамических характеристиках объекта по основному и вспомогательному каналам. Поскольку настройки основного и вспомогательного регуляторов взаимозависимы, расчет их проводят методом итераций.

На каждом шаге итерации рассчитывают приведенную одноконтурную АСР, в которой один из регуляторов условно относится к эквивалентному объекту. Эквивалентный объект для основного регулятора представляет собой последовательное соединение замкнутого вспомогательного контура и основного канала регулирования; передаточная его равна:

Эквивалентный объект для вспомогательного регулятора является параллельным соединением вспомогательного канала и основной разомкнутой системы. Его передаточная функция имеет вид:

В зависимости от первого шага итерации различают два метода расчетра каскадных АСР.

1-й метод. Расчет начинают с основного регулятора. Метод используют в тех случаях, когда инерционность вспомогательного канала намного меньше, чем основного.

На первом шаге принимают допущение о том, что рабочая частота основного контура намного меньше , чем вспомогательного. Тогда:

Таким образом, в первом приближении настройки основного регулятора не зависят от настроек вспомогательного регулятора и находятся по .

На втором шаге рассчитывают настройки вспомогательного регулятора для эквивалентного объекта (4.2.2).

В случае приближенных расчетов ограничиваются первыми двумя шагами. При точных расчетах их продолжают до тех пор, пока настройки регуляторов, найденные в двух последовательных итерациях, не совпадут с заданной точностью.

2-й метод. Расчет начинают со вспомогательного регулятора. На первом шаге предполагают, что внешний регулятор отключен, т. е.:

Таким образом в первом приближении настройки вспомогательного регулятора находят по одноконтурной АСР для вспомогательного канала регулирования. На втором шаге рассчитывают настройки основного регулятора по передаточной функции эквивалентного объекта с учетом настроек вспомогательного регулятора. Для уточнения настроек вспомогательного регулятора расчет проводят по передаточной функции (4.2.2), в которую подставляют найденные настройки основного регулятора. Расчеты проводят до тех пор, пока настройки вспомогательного регулятора, найденные в двух последовательных итерациях, не совпадут с заданной точностью.

Выберем в качестве вспомогательного закона регулирования ПИ-закон. Рассчитаем ПИ-регулятор по формулам (4.1.2), исключив дифференциальную составляющую, для объекта по вспомогательному каналу с передаточной функцией:

Основной регулятор рассчитаем при помощи автонастройки в программе MATLAB:

Рис. 4.2.2. Настройки основного регулятор при Response time: 4.74 seconds

Проведем моделирование системы

Рис. 4.2.3. Структурная схема блока Subsystem

1). Ступенчатое воздействие по каналу управления:

Рис. 4.2.4. Реакция системы на ступенчатое воздействие по каналу управления

2). Ступенчатое воздействие по каналу возмущения:

Рис. 4.2.5. Реакция системы на ступенчатое воздействие по каналу возмущения

3). Импульсное воздействие по каналу управления:

Рис. 4.2.6. Реакция системы на импульсное воздействие по каналу управления

4). Импульсное воздействие по каналу возмущения:

Рис. 4.2.7. Реакция системы на импульсное воздействие по каналу возмущения

Соседние файлы в папке Архив1