Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
курсовая работа / sintez_korrektiruyushego_ustroystva_sistemy_s_celyu_poluchen.doc
Скачиваний:
67
Добавлен:
22.02.2014
Размер:
8.53 Mб
Скачать

1.10. Реализация корректирующего устройства при помощи типовых пассивных четырехполюсников

Теперь, когда мы уверены в том, что наше корректирующее устройство обеспечивает необходимые нам показатели качества, мы можем спроектировать принципиальную схему корректирующего устройства при помощи пассивных четырёхполюсников.

Для этого нам понадобится два типовых четырёхполюсника, представленные в таблице ниже.

Таблица 1.10.1 – типовые пассивные четырёхполюсники.

#

Принципиальная схема

АЧХ

Перед. ф-ция

параметры

1.

T1 T2

2.

T1 T2

При использовании четырёхполюсника №2 необходимо, чтобы его АЧХ начиналась с 0, поэтому необходимо перед этим звеном дополнительно вставлять усилитель с коэффициентом усиления .

Представим наше корректирующее устройство в виде последовательно соединённых типовых четырёхполюсников.

Данное представление сведено в таблицу 1.10.2

Таблица 1.10.2 – представление корректирующ. устройства в виде последовательного включения типовых четырёхполюсников

Звено №

Номер 4-х полюсника

Коли-чество

Угол наклона

Т1

T2

Передаточная ф-ция

1

1

2

-40

2

2

2

+40

3

усилитель

2

-

-

-

4

2

1

+20

5

усилитель

1

-

-

-

Внешний вид принципиальной схемы корректирующего устройства приведен в графической части.

1.11. Расчет параметров принципиальной электрической схемы корректирующего устройства

Каждое звено требует расчёта 3-х параметров (R1, R2 и С) по двум уравнениям:

Поэтому один из параметров принимают заранее известным.

Пусть R1 = 10 кОм.

  • Звено №1: (2шт)

;

Ом;

Выберем R2 из стандартного ряда, R2 = 7.32 кОм.

;

Ф;

Выберем С из стандартного ряда, С = 56 мкФ.

  • Звено №2: (2шт)

;

Ф;

Выберем С из стандартного ряда, С = 39 мкФ.

;

кОм;

Значение 390 кОм есть в стандартном ряде.

;

  • Звено №3: (2шт)

;

  • Звено №4:

Ф;

Выберем С из стандартного ряда, С = 6,8 мкФ.

кОм;

Выберем R2 из стандартного ряда, R2 = 60,4 кОм.

;

  • Звено №5:

;

1.12 Выбор типового закона регулирования и определение его настроек

Основным типовым законом регулирования является ПИД-закон.

Пропорционально – интегрально - дифференциальный (ПИД) регулятор — устройство в цепи обратной связи, используемое в системах автоматического управления для формирования управляющего сигнала. ПИД-регулятор формирует управляющий сигнал, являющийся суммой трёх слагаемых, первое из которых пропорционально входному сигналу, второе — интеграл входного сигнала, третье — производная входного сигнала.

Если какие-то из составляющих не используются, то регулятор называют пропорционально - интегральным, пропорционально-дифференциальнымпропорциональным и т. п.

Пропорциональная составляющая вырабатывает выходной сигнал, противодействующий отклонению регулируемой величины от заданного значения, наблюдаемому в данный момент времени. Он тем больше, чем больше это отклонение. Если входной сигнал равен уставке, то выходной равен нулю. Однако при использовании только пропорционального регулятора значение регулируемой величины никогда не стабилизируется на заданном значении. Существует так называемая статическая ошибка, которая равна такому отклонению регулируемой величины, которое обеспечивает выходной сигнал, стабилизирующий выходную величину именно на этом значении.

Чем больше коэффициент пропорциональности между входным и выходным сигналом (коэффициент усиления), тем меньше статическая ошибка, однако при слишком большом коэффициенте усиления могут начаться автоколебания, а при дальнейшем увеличении коэффициента система может потерять устойчивость.

Для устранения статической ошибки используют интегральную составляющую. Она позволяет регулятору «учиться» на предыдущем опыте. Если система не испытывает внешних возмущений, то через некоторое время регулируемая величина стабилизируется на заданном значении, сигнал пропорциональной составляющей будет равен нулю, а выходной сигнал будет полностью обеспечивать интегральная составляющая.

Дифференциальная составляющая противодействует предполагаемым отклонениям регулируемой величины, которые могут произойти в будущем. Эти отклонения могут быть вызваны внешними возмущениями или запаздыванием воздействия регулятора на систему. Чем быстрее регулируемая величина отклоняется от уставки, тем сильнее противодействие, создаваемое дифференциальной составляющей.

Для корректировки системы мы будем использовать все три составляющие.

Подбор коэффициентов произведём эмпирически, исходя из следующих соображений:

  • Tд примем равной наибольшей T системы, для полной её компенсации.

  • Ти примем достаточно большой, для исключения статической ошибки.

  • K подберём таковым, чтобы обеспечить необходимый уроверь перерегулирования.

К сожалению, используя всего-лишь один ПИД-регулятор, невозможно добиться необходимого времени переходного процесса при заданном перерегулировании.

При значениях K=0.01 Ти=10 Тд=0,95 мы смогли добиться лишь 3,3 секунд времени переходного процесса при перерегулировании 32 %. (См. графичесую часть).

Для улучшения показателей качества при применении типовых законов регулирования можно использовать два ПИД-регулятора, включенных последовательно.

В этом случае мы можем:

  • Использовать Тд1 и Тд2 для полной компенсации двух максимальных постоянных времени исходной системы

  • Установить Ти1 и Ти2 более низкими, что уменьшит требования к ПИД-регулятору

  • Увеличить общий коэффициент усиления без вреда для перерегулирования, получив при этом менее затянутый процесс.

В графической части представлена модель и переходный процесс системы с двумя ПИД-регуляторами.

При настройке регуляторов на следующие параметры:

Kобщ = 0,04; Tи1и2=4; Tд1=0,95; Тд2 = 0,4;

Удалось добиться в системе перерегулирования 24% и времени переходного процесса 0,55 с, что удовлетворяет требованиям к качеству управления нашей системой.

Тут вы можете оставить комментарий к выбранному абзацу или сообщить об ошибке.

Оставленные комментарии видны всем.