94

Лабораторная работа №17 (ltau17) параметрическая оптимизация сар

Цель работы:

– получение навыков параметрической оптимизации замкнутых по отклонению систем автоматического регулирования (САР) с моделью реального объекта и типовым регулятором.

Постановка задачи параметрической оптимизации САР с фиксированной структурой формулируется следующим образом:

• известны математические модели элементов САР;

• известны математические модели задающих воздействий и внешних возмущений f(t);

• заданы базовые параметры типовых автоматических регуляторов:

  • для П-регулятора — ;

  • для ПИ-регулятора — _{, ,}

• заданы диапазоны изменения параметров автоматических регуляторов:

где K_Pmin= 0.1, K_Pmax= 10, T_Иmin= 0.1, Т_Иmax= 5,

• заданы квадратичные интегральные критерии качества:

J₂ = .

Необходимо с помощью методов многомерного поиска [2] найти, путем имитационного моделирования в области настроечных параметров регулятора, такие параметры К_Р, Т_И которые обеспечивают устойчивость САР соответствуют J₂  min, или по крайней мере, улучшают критерий качества J₂ по сравнению с его значением в базовой точке.

1. Задание

1. Для САР электроприводов производственных механизмов, функ­циональные схемы которых приводятся на рисунках 1 и 2, выбрать математические модели отдельных элементов, согласно выданному преподавателем варианту по таблице 2.

2. Разработать струк­турную схему САР.

3. Разработать схему программного аналога САР на средствах пакета прикладных программ (ППП) МVТU. Параметры элементов САР, а также начальные условия, внешние воздействия, метод интегрирования и необхо­димые результаты, отображаемые в отчете по лабораторной работе, задаются в таблице 2.

4. Для заданных значений настроечных параметров САР (в базовой точке) провести имитационное моделирование и оценить критерии качества.

5. Ознакомиться с методом параметрическом оптимизации, описанном в разделе 3, и провести серию имитационных экспериментов с целью поиска настроечных параметров, улучшающих критерий качества по сравнению с его значением в базовой точке.

Примечание:

2. В имитационных экспериментах принять f(t) = M_H 1(t - ).

3. В точке с наилучшими значениями J₂провести дополнительно эксперимент сf(t)заданным в соответствии с вариантом из таблицы 2.

4. Предлагается два возможных варианта выполнения работы. Первый предполагает, что студент средствами ППП MVTUстоит программный аналог САР, второй предполагает, что студент берет готовый файл-заготовку САР и устанавливает в ней свои параметры.

Рисунок 1. Функциональная схема САР скорости (CAP).

Рисунок 2. Функциональная схема САР положения (CAP FI).

На рисунках 1 и 2:

Д - двигатель постоянного тока;

ПМ - производственный механизм;

ОР-Д - объект регулирования - двигатель постоянного тока;

ТПЯ - тиристорный преобразователь якорной обмотки двигателя;

ТПОВ - тиристорный преобразователь обмотки возбуждения двигателя;

НЭ - нелинейный элемент;

АР - автоматический регулятор с типовым законом управления;

ЧЭ - чувствительный элемент (датчик);

ВКК - вычислитель критерия качества;

Y(t) - вектор координат пространства состояний объекта регулирования, Y(t) = {(t), I_я(t), М_эл(t), FI(t), М(t)};

F(t) - вектор внешних возмущений, F(t)=М_т(t) - тормозной момент на валу двигателя;

Е(t) - напряжение на якорной обмотке двигателя;

МY(t), Z(t) - управляющие воздействия на входе ТПЯ и ТПОВ;

U(t) - управляющее воздействие на выходе АР;

Q(t) - задающее воздействие САР;

L(t) - сигнал обратной связи;

(t) - ошибка рассогласования (t) = Q(t) - L(t);

J₂(t) - интегральная квадратичная оценка качества САР;

Е_ОВ(t) - напряжение на обмотке возбуждения.