методички / 4042 ЭИ

Оценка эффективности предиктора Смита

Главной целью использования предиктора является повышение качества управления запаздывающими объектами. Следовательно, судить об эффективности предиктора нужно путем сравнения качества работы системы управления без предиктора и после его применения. Качество работы системы принято оценивать по показателям переходных процессов.

Самым безопасным и оперативным способом оценки работы систем управления является компьютерное моделирование. Для его осуществления наиболее удобна программа «PID_class», специально разработанная для расчета и графического представления переходных процессов в замкнутых системах автоматического управления с ПИДрегуляторами.

Рис. 5. Переходные процессы в замкнутой системе управления: 1 – регулятор без предиктора;

2 – регулятор с предиктором

11

Чтобы выяснить предельно достижимое качество работы системы управления без предиктора, нужно было определить оптимальные параметры настройки ПИДрегулятора на запаздывающем объекте (кривая разгона 1 на рис. 4). Это было сделано с помощью компьютерного моделирования системы управления и потребовало значительных затрат времени. Результатом работы стали следующие параметры настройки:

Параметры (11) были введены в регулятор. Программа «PID_class» рассчитала переходные процессы в замкнутой САР при отработке внешнего возмущения (режим стабилизации) и при изменении задания регулятору (режим слежения). Они представлены траекториями 1 на рис. 5.

Переходные процессы 2 на рис. 5 показывают, как работает система управления, если в ПИД-регуляторе используется предиктор Смита. Настройки регулятора и предиктора установлены в соответствии с соотношениями (7), (9) и (10).

Положительный эффект от применения предиктора проявляется вполне определенно. Видно, что благодаря предиктору Смита, в САР существенно уменьшается величина динамических ошибок управления и сокращается продолжительность переходных процессов.

Практическое задание и порядок его выполнения

1.Получите у преподавателя данные экспериментальной записи кривой разгона объекта управления;

2.Проанализируйте кривую разгона и проведите ее обработку.

3.Определите значения параметров Tm и Km прогнозирующей модели предиктора;

4.Методом Зиглера-Никольса рассчитайте параметры ПИД-регулятора для незапаздывающей части объекта управления.

5.Узнайте у преподавателя передаточную функцию своего объекта управления и с помощью программы «PID_class» смоделируйте процессы в замкнутой САР с ПИДрегулятором, использующим предиктор Смита.

6.Корректировкой параметров регулятора постарайтесь улучшить качество работы замкнутой системы;

7.Повторно воспользуйтесь методом Зиглера-Никольса и найдите настройки для ПИД-регулятора, но уже на объекте управления, обладающем запаздыванием;

8.Используя программу «PID_class», получите переходные процессы в системе с ПИД-регулятором без предиктора;

12

9.Корректировкой параметров ПИД-регулятора добейтесь наилучшего качества работы системы управления;

10.Оцените эффект от использования предиктора. Представьте графики переходных процессов, подтверждающих правильность сделанных выводов.

Содержание отчета

Отчет о выполнении практического задания должен включать в себя:

1.Название и цель работы;

2.Математическую модель объекта управления;

3.График кривой разгона;

4.Параметры настройки регулятора без использования предиктора;

5.Параметры настройки регулятора с предиктором;

6.Графики переходных процессов в замкнутой системе управления с предиктором

ибез него;

7.Результаты сравнения показателей качества переходных процессов;

8.Выводы по оценке эффективности предиктора.

Контрольные вопросы

1.В чем состоит основная идея предиктора Смита?

2.Поясните порядок работы цифрового регулятора с предиктором.

3.Каково назначение прогнозирующей модели, и какие к ней предъявляются требования?

4.Что нужно для осуществления прогноза?

5.От чего зависит достоверность прогноза?

6.Как оценить эффект от применения предиктора?

7.В каких случаях следует использовать предиктор?

8.Что влияет на эффективность работы предиктора Смита?

13

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1.Бажанов В. Л. Предиктор Смита в замкнутых системах управления с цифровыми регуляторами / Автоматизация в промышленности. – 2009. – № 8.

2.Ротач В. Я. Теория автоматического управления : учебник для вузов / В. Я. Ротач. – М.: Издательский дом МЭИ, 2008. – 396 с.

14