10.2.1. Расчет параметров регулятора и моделирование переходных процессов в контуре управления положением задвижки

В контуре управления положением задвижки применим регулятор в виде пропорционального звена, поскольку задвижка представлена интегрирующим звеном и в замкнутой системе регулирования статическая ошибка будет равна нулю. Структурная схема модели системы изображена на рис. 10.6.

Рисунок 10.6 -Структурная схема модели контура управления положением задвижки

Главная задача при выборе регулятора в данном случае - обеспечить требуемое время регулирования (с) при отсутствии перерегулирования. Контур регулирования положения задвижки (рис. 10.6) содержит интегратор, охваченный единичной обратной связью, и представляет собой апериодическое звено. Как известно, переходные процессы в апериодическом звене протекают без перерегулирования, ЛАЧХ апериодического звена имеет наклонв области частоты среза.

Поскольку в замкнутой системе управления положением задвижки колебания отсутствуют, то задача выбора регулятора сводится к определению значения , при котором время регулирования составитс.

Для решения данной задачи воспользуемся приложением SISO Tool пакета Matlab.

В командной строке пакета Matlab зададим передаточную функцию исполнительного механизма

,

(10.19)

и, предварительно, регулятора

.

(10.20)

Дальше в командную строку введем команду Sisotool.

Для ввода передаточных функций исполнительного механизма и регулятора выполним пункт меню FileImport. Откроется окно (рис. 10.7) вкладки Import System Data.

Рисунок 10.7 - Окно программы Import System Data

Выбираем в окне SISOModels передаточную функцию исполнительного механизма и с помощью кнопки со стрелкой переносим ее в окно с передаточной функцией объекта управления . То же самое делаем для регулятора задвижки, перенеся передаточную функцию в окно с передаточной функцией регулятора .

После задания передаточных функций всех элементов структурной схемы системы нажимаем кнопку и переходим к окну программы SISO Design Tool (рис. 10.8).

Рисунок 10.8 - Формирование желаемой ЛАЧХконтура управления положением задвижки

Для контроля длительности процесса открытия задвижки откроем окно Step Respons для LTI Viewer for SISO Design Task.

В окне Open-Loop Bode Editor, смещая ЛАЧХ, корректируем передаточную функцию разомкнутого контура так, чтобы длительность переходного процесса (время регулирования) открытия задвижки (рис. 10.9) не превышала с.

Рисунок 10.9 - Переходная функцияконтура управления положением задвижки

При выполнении этого условия получен коэффициент передачи регулятора (рис. 10.8). Структурная схемамодели системы управления положением задвижки с рассчитанным коэффициентом усиления изображена на рис. 10.10.

Рисунок 10.10 - Структурная схема модели оптимизированной системы управления положением задвижки

Промоделируем систему (рис. 10.10), подав на вход значение угла, соответствующее максимальному открытию задвижки рад. График переходного процесса в контуре управления положением задвижки представлен на рис. 10.11.

Рисунок 10.11 - Переходной процесс управления положением задвижки

Как видно из графика, время регулирования составляет 10 с, что соответствует требуемому времени полного открытия задвижки с.

Преобразуем структурную схему рис. 10.10, определив передаточную функцию замкнутого контура управления положением задвижки:

	(10.21)
.	(10.22)

Получим также эквивалентную передаточную функцию объекта управления высотой воды в баке: последовательное соединение звеньев исполнительного механизма и бака:

,	(10.23)
.		(10.24)