2.3 Порядок виконання роботи

1) Розрахувати параметри налаштування регуляторів П-, ПІ- та ПІД- за методом Циглера-Нікольса (передавальна функція об’єкта керування задається викладачем).

2) Використовуючи пакет програм “SIAM”, моделюють одноконтурну АСР і отримують перехідні процеси в замкнутій системі при дії на неї одиночного збурення.

3) Визначають якісні показники АСР.

4) Розрахувати оптимальні параметри налаштування регулятора за методом РЧХ.

4.1) Побудувати криву рівного степеня коливальності в площині заданих параметрів.

4.2) Знайти робочу частоту.

4.3) Обчислити оптимальні параметри налаштування регулятора (степінь коливальності, передавальна функція об’єкта керування і тип регулятора задаються викладачем).

4.4) Змоделювати за допомогою пакету програм “Matlab” одноконтурну АСР і проаналізувати перехідні процеси за отриманими вище даними (рис. 2.2).

x_р

Рисунок 2.2 – Структурна схема одноконтурної АСР

2.4 Питання для самоконтролю

1. Які методи розрахунку одноконтурних систем ви знаєте?

2. Вказати зв’язок між коефіцієнтом затухання і степенем коливальності .

3. Як обчислюють робочу частоту методом РЧХ?

4. Як побудувати криві рівного степеня коливальності?

Лабораторна робота №3

Тема: Дослідження впливу параметрів налаштування та структури на якість перехідних процесів.

3.1 Мета, завдання і тривалість роботи:

- набути навиків аналізу впливу параметрів налаштування регуляторів на якість перехідних процесів;

- тривалість роботи 2 години.

3.2 Основні теоретичні положення

Відомо, що форма процесу регулювання визначається динамічними характеристиками об’єкта керування і регулятора, формою збурюючих впливів і місцем їх прикладання.

Перехідні процеси в системах автоматичного регулювання повинні бути не тільки стійкими, а й задовольняти показникам якості, які визначаються алгоритмом функціонування.

Показники якості – величини, які характеризують поведінку системи в перехідному процесі, який викликаний (звичайно одиничним ступінчатим) зовнішнім збуренням. До показників якості відносяться:

1. максимальне відхилення керованої величини (динамічна похибка) від заданого значення або перерегулювання;

2. час перехідного процесу або швидкодія системи;

3. число коливань керованої величини на протязі часу регулювання;

4. статичне відхилення керованої величини від заданого значення в усталеному режимі.

Найбільш широкого використання в системах автоматизації набули статичний регулятор П- і астатичні ПІ- та ПІД- регулятори.

Використання в АСР П-регулятора забезпечує їй досить велику швидкодію, але регулювання відбувається з деякою астатичною похибкою (яка збільшується при регулюванні об’єктів і з великою інерційністю та запізненням). Величина статичної похибки залежить від налаштування регулятора – величини коефіцієнта підсилення (СІ). При досить великому (СІ) статична похибка мала, але перехідний процес протікає у вигляді повільно затухаючих коливань. При нормальному налаштуванні регулятора статична похибка невелика і перехідний процес закінчується швидко. Якщо ж коефіцієнт підсилення дуже малий, то перехідний процес може стати аперіодичним із великою статичною похибкою.

ПІ-регулятор діє повільніше ніж П-регулятор. Статична похибка процесу керування дорівнює “0”. Перехідні процеси в системі при різних коефіцієнтах підсилення і часу мають різні показники якості:

1. якщо коефіцієнт підсилення дуже великий, або час ізодрому дуже малий, процес керування протікає швидко, коливання затухають повільно, час перехідного процесу великий.

2. Якщо коефіцієнт підсилення дуже малий, або час ізодрому дуже великий, то процес керування відбувається повільно, внаслідок цього виникає велика динамічна похибка, перехідний процес аперіодичний.

ПІД-регулятори покращують динамічні якості системи регулювання, збільшують швидкодію, зменшують коливність, підвищують стійкість.

Зобразимо графіки перехідних процесів регулювання при різних параметрах налаштування ПІ-регулятора (рис. 3.1).

1 – при великому або малому

2 – при оптимальних параметрах налаштування;

3 – при малому або великому