Синтез автоматических систем регулирования с цифровыми регуляторами
BBEДЕНИЕ
Важнейшей составной частью повышения качества
регулирования является автоматизация технологических средств.
Большое внимание в настоящее время уделяется
разработке и внедрению микропроцессорных средств в управляющие
специализированные МП контроллеров, программно-аппаратных средств построения
систем технологических процессов.
Формирование регулирующих воздействий в таких системах
осуществляется микропроцессорными вычислительными устройствами, которые
оперируют не с непрерывными сигналами, а с дискретными.
Кроме того, микропроцессорные системы автоматического
управления работают в режиме реального времени. Это означает, что их рабочий
цикл должен укладываться в интервал времени между последовательными опросами
технологических параметров позволяющих эффективно воздействовать на
регулируемые величины. Рабочий цикл - включает получение информации с
технологического объекта управления, и ее обработку, формирование управляющих
воздействий и выдачу их на исполнительное ycтройство.
Вот почему при использовании микропроцессорных средств
нельзя использовать параметры настройки аналогового регулятора, а необходимо их
рассчитывать заново, с учетом характеристик цифрового регулятора.
Кроме того, качество работы АСР следует проверять не
только путем математического моделирования на ЭВМ, но и путем имитационного
моделирования на реальном микропроцессорном контроллере. Это рассмотрено в
данной курсовой работе [1].
1. ВЫБОР ПЕРИОДА KBAНТОВАНИЯ ЦИФРОВЫХ РЕГУЛЯТОРОВ
Динамические свойства объекта регулирования заданы передаточной
функцией вида:
,
.
Для
данных объектов был проведен синтез, то есть рассчитаны параметры настройки
ПИ-регуляторов.
Параметры настройки регуляторов рассчитываются из
условия обеспечения минимума среднеквадратичной ошибки [2] регулирования при
дополнительном условии, что показатель колебательности не превышает допустимое
значение М<МДОП.
Передаточная функция регуляторов имеет вид:
.
В
результате расчета на показатель колебательности М=1.3 были получены следующие
параметры настройки регуляторов:
wр=2.846 c-1;
Kp=1.425;
Tи=0.539
c.
wр=0.0089 c-1;
Kp=1.912;
Tи=200.63 c.
На рис. 1.1 и рис. 1.2 приведены амплитудно-частотные
характеристики замкнутых систем малоинерционной и инерционной системы
соответственно.
Азс(w),
рад/с
Рисунок
1.1 - АЧХ замкнутой малоинерционной системы
Азс(w)
, рад/с
Рисунок 1.2 - АЧХ замкнутой инерционной системы
При расчете цифрового регулятора необходимо учитывать еще один параметр
настройки - период квантования (Ткв). Так как пульсации сигнала дают
дополнительную ошибку, то необходимо выбрать такой такт квантования, при
котором эта ошибка была бы минимальна. Введение периода квантования
эквивалентно введению запаздывания, поэтому для обеспечения минимального сдвига
по фазе и сохранения запаса устойчивости по модулю максимальный период
квантования рекомендуется выбирать исходя из формулы:
,
что
для рассматриваемых систем составляет:
с;
с.
При использовании МПК Ремиконт Р-130 выбран период квантования с учетом
ограничений налагаемых на период квантования данным контроллером (от 0.2 до 2.0
с):
;
.
2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ НАСТРОЙКИ ЦИФРОВЫХ
РЕГУЛЯТОРОВ
Расчет настройки цифрового регулятора производят
методом теории непрерывных систем [2,3].
Передаточная функция эквивалентного непрерывного
регулятора имеет вид:
(2.1)
Расчет параметров настройки регуляторов для
малоинерционного объекта произведен графоаналитическим методом и на ЭВМ, а для
инерционного объекта - только на ЭВМ.
2.1 Графоаналитический расчет
Графоаналитический метод расчета параметров настройки
цифрового регулятора принципиально не будет отличаться от расчета параметров
настроек непрерывного регулятора. Однако следует заметить, что амплитуда
объекта ОА и длина перпендикуляра АВ рассчитаны по следующим формулам [2]:
(2.2)
.
По
заданной характеристике объекта построено семейство АФХ разомкнутой системы,
для единичного коэффициента передачи регулятора, временем квантования равным 0.2
с и фиксированных значениях постоянной интегрирования (будем отталкиваться от
времени интегрирования рассчитанного на ЭВМ, поэтому зададимся следующими
значениями: 0.6, 0.65 и 0.7).
Чтобы
построить АФХ разомкнутой системы для Ти = 0.60 с, необходимо рассчитать
вещественные и мнимые части разомкнутой системы.
Для
этого необходимо к амплитуде объекта провести перпендикуляр длиной АВ(2.2).
Зная
два катета в прямоугольном треугольнике, определена гипотенуза (амплитуда
разомкнутой системы) и угол, прилежащий к амплитуде объекта (сумма фазы объекта
и найденного угла будет равна фазе разомкнутой системы).
Амплитуда и фаза разомкнутой системы рассчитаны по
формулам:
, .
Вещественные
и мнимые составляющие разомкнутой системы:
, .
По результатам расчета построены АФХ разомкнутой
системы для Ти = 0.60 с. Изменяя значение Ти. и производя аналогичные
вычисления, построено семейство АФХ разомкнутой системы.
Затем проводят луч из начала координат под углом g:
.
Зная
радиус окружности, определяют значение коэффициента Кр:
Исходные
данные для построения семейства АФХ разомкнутых систем приведены в табл. 2.1.
Определение семейства параметров настройки отражено на рис. 2.1. Результаты
расчетов сведены в табл. 2.2.
Таблица
2.1 - Исходные данные для построения семейства АФХ
W, с'1
|
Ти = 0.6с
|
Ти = 0.65 с
|
Ти=0.7с
|
|
P(w)
|
Q(w)
|
P(w)
|
Q(w)
|
P(w)
|
Q(w)
|
1.1384
|
- 0.48
|
-1.52
|
- 0.42
|
- 1.46
|
- 0.34
|
- 1.4
|
1.7076
|
-0.54
|
-0.94
|
-0.49
|
-0.93
|
-0.45
|
-0.92
|
2.2768
|
-0.56
|
- 0.58
|
-0.52
|
-0.58
|
-0.5
|
-0.58
|
2.846
|
-0.51
|
-0.335
|
-0.5
|
-0.345
|
-0.48
|
-0.35
|
3.4152
|
-0.45
|
- 0.16
|
-0.44
|
- 0.17
|
- 0.44
|
- 0.17
|
3.9845
|
- 0.38
|
- 0.06
|
- 0.37
|
- 0.07
|
- 0.37
|
- 0.07
|
Таблица 2.2 - Результаты расчета
Ти, с
|
R
|
Кр
|
0.6
|
1.62
|
1.16
|
0.65
|
1.46
|
1.29
|
0.7
|
1.44
|
1.31
|
По полученным значениям Кр и Ти строят кривую в
плоскости Кр, Ти и проводят к ней касательную (рис.
2.2). В точке касания касательной и кривой определяют значения Кр и Ти, которые и будут оптимальными.
автоматический система регулирование цифровой
Рисунок 2.2 - Определение
оптимальных параметров настройки регулятора
По рисунку 2.2 определены следующие параметры
настройки ПИ-регулятора:
Кр = 1.29;
Ти = 0.65с.
2.2 Расчет на ЭВМ
Для расчета на ЭВМ используют программу расчета
настроек параметров ПИ-регулятора на заданный показатель колебательности с
учетом периода квантования (ITER2002).
Работа программы ITER2002 основана на расчете оптимальных параметров
настройки ПИ-регулятора методом вспомогательной функции на минимум
среднеквадратичной ошибки на заданный показатель колебательности (программа ITER630) с учетом влияния периода
квантования. При этом получены следующие параметры настройки:
малоинерционная система:
Кр=1.578045;
Ти = 0.5655059
инерционная система:
Кр = 1.91243;
Ти=200.636 с.
Как видно эти параметры для малоинерционной системы
отличаются от тех, что получены при расчете графоаналитическим методом ( более,
чем на 5%).
3. АНАЛИЗ КАЧЕСТВА РАБОТЫ АСР ПУТЕМ МАТЕМАТИЧЕСКОГО
МОДЕЛИРОВАНИЯ
Структурная схема АСР представлена па рис. 3.1.
Рисунок 3.1 - Структурная схема АСР
Схема представленная на рис. 3.1 будет одинаковой как
для системы с аналоговым регулятором, так и цифровым регулятором. Единственное
различие будет в передаточных функциях самих регуляторов.
Для аналогового регулятора:
для
цифрового регулятора:
Моделирование
на ЭВМ проведено при подаче задающего и возмущающего воздействия, равным 1, а
не 0.2, как было изложено в [1], поскольку
анализ управляющего воздействия показал, что система работала в линейной
области, то есть сигнал на выходе регулятора не выходил за диапазон 0 - 5.
Анализ качества регулирования произведен по прямым показателям качества
3.1 Моделирование на ЭВМ АСР с аналоговыми
регуляторами
При помощи программы «МАСС» были построены переходные
процессы для малоинерционной (рис. 3.2, 3.3) и инерционной систем (рис. 3.4,
3.5). Показатели качества по заданию и возмущению, сведем в табл. 3.1.
Таблица 3.1 - Показатели качества регулирования
Показатель качества
|
Малоинерционная система
|
Инерционная система
|
1
|
2
|
3
|
Время регулирования (по
заданию), tпп, с
|
2.33
|
690
|
Величина перерегулирования
( по заданию), s, %
|
21.96
|
22.7
|
Время регулирования (по
возмущению), tпп, с
|
1.6
|
502
|
Максимальное динамическое
отклонение (по возмущению), Ymax,%
|
40.6
|
34.8
|
Статическая ошибка, e
|
0
|
0
|
Y(t)
Рисунок
3.2 - Переходный процесс по заданию в малоинерционной системе с аналоговым
регулятором
Y(t)
Ymax
Рисунок 3.3 - Переходный процесс по возмущению в малоинерционной системе
с аналоговым регулятором
Y(t)
Рисунок 3.4 - Переходный процесс по заданию в инерционной системе с
аналоговым регулятором
Y(t)
Ymax
Рисунок 3.5 - Переходный процесс по возмущению в инерционной системе с
аналоговым регулятором
3.2 Моделирование на ЭВМ АСР
с цифровыми регуляторами
При помощи программы «МАСС» были построены переходные
процессы для малоинерционной (рис. 3.6, 3.7) и инерционной систем (рис.
3.8,3.9).
Показатели качества по заданию и возмущению, сведем в
табл. 3.2.
Таблица 3.2 - Показатели качества регулирования
Показатели качества
|
Малоинерционная система
|
Инерционная система
|
|
kp=1.578 Tи=0.565,t
|
Kp=1.29, Tи=0.65
|
|
|
|
|
|
Время регулирования (по
заданию), tпп, с
|
3.36
|
2.67
|
716
|
Величина перерегулирования
(по заданию), s, %
|
32.2
|
18.3
|
23.7
|
Время регулирования (по
возмущению), tnn, с
|
2.2
|
1.86
|
502
|
Максимальное динамическое
отклонение (по возмущению), Ymax %
|
38.6
|
43.6
|
35
|
Статическая ошибка, e
|
0
|
0
|
0
|
Y(t)
-
при kp= 1.578045, Tи = 0,5655
-
при kp = 1.29, Tи = 0.65
Рисунок
3.6 - Переходные процессы по заданию в малоинерционной системе с цифровым
регулятором
Y(t)
1 - при kp= 1.29, Tи = 0,65
- при kp = 1.578045, Tи = 0.5655
Рисунок 3.7 - Переходные процессы по возмущению в малоинерционной системе
с цифровым регулятором
Y(t)
Рисунок 3.8 - Переходный процесс по заданию в инерционной системе c цифровым регулятором
Y(t)
Ymaz
Рисунок 3.9 - Переходный процесс по возмущению в инерционной системе с
цифровым регулятором
4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ПРОВЕРКА РАБОТЫ АСР НА МПК
РЕМИКОНТ Р-130
При расчете параметров настроек регулятора и
дальнейшем моделировании системы невозможно полностью учесть все характеристики
применяемых технических средств. Для анализа работы реальной системы целесообразно
провести ее моделирование на техническом средстве, которое будет использоваться
в дальнейшем. В нашем случае таким техническим средством является МПК Ремиконт
Р-130 [4].
Для того чтобы провести моделирование на Ремиконте
необходимо его запрограммировать, при этом время цикла установливают в 0.2 с.
Конфигурация системы представлена на рис. 4.1.
Алгоблоки 01, 05-14 реализуют непосредственно саму
систему управления, а ал-гоблоки 15-25 реализуют блок запоминания выходной
величины.
Алгоблок 05 - предназначен для установки задания.
Алгоблок 08 необходим для выбора режима управления: ручной, дистанционный,
автоматический. Алтоблок 06 осуществляет аналоговое регулирование по ПИ-закону
регулирования [3].
Алгоблок 07 реализует автоматическую настройку регулятора
на заданный показатель колебательности.
Алгоблоки 09-11 предназначены для подачи воздействия
на вход объекта по заданию или по возмущению. При подаче на вход 01 алгоблока
09 единицы на вход алгоблока 11 приходит сигнал возмущения.
Алгоблоки 12-14 представляют собой программную
реализацию модели объекта. По второму входу устанавливаются значения постоянных
времени объекта.
Алгоблок 17 предназначен для выделения переднего
фронта по управляющему сигналу, поступающему с РУЧ. Таким образом, при переходе
с автоматического на ручной режим на выходе алгоблока 17 формируется единица,
при обратном переходе - ноль.
Аналогично работают алгоблоки 15, 16, управляющий
сигнал приходит с выхода 01 алгоблока09. однако алгоблок 15 работает по заднему
фронту, т.к. вход 01 инверсный.
Алгоблоки 20,23-24 запоминают значение выходной
величины с периодом Тз, значение которого устанавливается на пятом входе
алгоблока 20, Алгоблок 20 работает от внутреннего таймера. Остальные блоки
работают от внешнего источника, поэтому выход 02 предыдущего соединен с входом
03 последующего блока. Алгоблок 21 просчитывает количество проталкиваний и при
достижении их числа заданному, формирует сигнал единицы. Этот сигнал
останавливает работу алгоритмов блока регистрации.
Исследования малоинерционной системы будем производить
в последовательности:
– исследование работы системы по заданию и возмущению
для параметров настроек аналогового регулятора полученных при расчете на ЭВМ
(табл. 4.1);
– исследование работы системы по заданию и
возмущению для параметров настроек цифрового регулятора полученных при расчете
на ЭВМ (табл. 4.2);
– исследование работы системы по заданию и
возмущению для параметров настроек цифрового регулятора полученных
графоаналитическим методом (табл. 4.3);
– проведение автонастройки регулятора;
– исследование работы системы по заданию и
возмущению для параметров настроек регулятора полученных при автонастройке;
– анализ показателей качества регулирования
приведен в табл. 4.4.
Таблица 4.1 - Переходные процессы по заданию и по возмущению
малоинерционной системы при Кр= 1.425 и Ти = 0.539 с
t, с
|
Y(t) по заданию
|
Y(t) по возмущению
|
t, с
|
Y(t) по заданию
|
Y(t) no возмущению
|
|
%
|
отн.ед
|
%
|
отн.ед
|
|
%
|
отн.ед
|
%
|
отн.ед
|
0
|
40
|
0
|
60
|
0
|
2.7
|
59.76
|
0.988
|
60.12
|
0.006
|
0.3
|
45.61
|
0.2805
|
65.14
|
0.257
|
3.0
|
59.84
|
0.992
|
60.09
|
0.0045
|
0.6
|
51.15
|
0.5575
|
63.48
|
0.174
|
3.3
|
59.92
|
0.996
|
60.05
|
0.0025
|
0.9
|
54.62
|
0.731
|
62.14
|
0.107
|
3.6
|
59.95
|
0.9975
|
60.04
|
0.002
|
1.2
|
56.76
|
0.838
|
61.31
|
0.0635
|
3.9
|
59.98
|
0.999
|
60.03
|
0.0015
|
1.5
|
58.04
|
0.902
|
60.80
|
0.04
|
4.2
|
59.99
|
0.9995
|
60.03
|
0.0015
|
1.8
|
58.82
|
0.941
|
60.48
|
0.024
|
4.5
|
59.99
|
0.9995
|
60.02
|
0.001
|
2.1
|
59.28
|
0.964
|
60.30
|
0.015
|
4.8
|
59.99
|
0.9995
|
60.01
|
0.0005
|
2.4
|
59.58
|
0.979
|
60.19
|
0.0095
|
5.1
|
60.00
|
1
|
60.00
|
0
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 4.2 - Переходные процессы по заданию и по возмущению
малоинерционной системы при Кр= 1.578 и Ти = 0.5655 с
t,c
|
Y(t) по возмущению
|
t,c
|
Y(t) no заданию
|
Y(t) по возмущению
|
|
%
|
отн.ед
|
%
|
отн.ед
|
|
%
|
отн.ед
|
%
|
отн.ед
|
0
|
40
|
0
|
60
|
0
|
3.6
|
59.88
|
0.994
|
60.08
|
0.004
|
0.3
|
45.17
|
0.2585
|
64.60
|
0.23
|
3.9
|
59.92
|
0.996
|
60.05
|
0.0025
|
0.6
|
50.13
|
0.5065
|
63.55
|
0.1775
|
4.2
|
59.95
|
0.9975
|
60.04
|
0.002
|
0.9
|
53.50
|
0.675
|
62.38
|
0.119
|
4.5
|
59.98
|
0.999
|
60.03
|
0.0015
|
1.2
|
55.77
|
0.7885
|
61.58
|
0.079
|
4.8
|
59.99
|
0.9995
|
60.03
|
0.0015
|
1.5
|
57.26
|
0.863
|
61.02
|
0.051
|
5.1
|
60.00
|
1
|
60.03
|
0.0015
|
1.8
|
58.21
|
0.9105
|
60.67
|
0.0335
|
5.4
|
60.01
|
1.0005
|
60.01
|
0.0005
|
2.1
|
58.83
|
0.9415
|
60.44
|
0.022
|
5.7
|
60.01
|
1.0005
|
60.01
|
0.0005
|
2.4
|
59.25
|
0.9625
|
60.28
|
0.014
|
6.0
|
60.01
|
1.0005
|
60.01
|
0.0005
|
2.7
|
59.51
|
0.9755
|
60.20
|
0.01
|
6.3
|
60.01
|
1.0005
|
60.00
|
00
|
3.0
|
59.70
|
0.985
|
60.14
|
0.007
|
6.6
|
60.00
|
1
|
60.00
|
0
|
3.3
|
59.81
|
0.9905
|
60.10
|
0.005
|
6.9
|
60.00
|
1
|
60.00
|
0
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 4.3 - Переходные процессы по заданию и по
возмущению малоинерционной системы при Кр = 1.29 и Ти= 0.65 с
t,c
|
Y(t) по заданию
|
Y(t) по возмущению
|
t,c
|
Y(t) no заданию
|
Y(t) по возмущению
|
|
%
|
отн.ед
|
%
|
отн.ед
|
|
%
|
отн.ед
|
%
|
отн.ед
|
0
|
40
|
0
|
60
|
0
|
3.9
|
59.73
|
0.9865
|
60.12
|
0.006
|
0.3
|
43.66
|
0.183
|
76.95
|
0.3475
|
4.2
|
59.82
|
0.991
|
60.10
|
0.005
|
0.60.9
|
48.32
|
0.416
|
65.00
|
0.25
|
4.5
|
59.87
|
0.9935
|
60.08
|
0.004
|
0.9
|
51.68
|
0.584
|
63.57
|
0.1785
|
4.8
|
59.92
|
0.996
|
60.05
|
0.0025
|
1.2
|
54.07
|
0.7035
|
62.54
|
0.127
|
5.1
|
59.94
|
0.997
|
60.05
|
0.0025
|
1.5
|
55.78
|
0.789
|
61.82
|
0.091
|
5.4
|
59.97
|
0.9985
|
60.04
|
0.002
|
1.8
|
56.99
|
0.8495
|
61.28
|
0.064
|
5.7
|
59.98
|
0.999
|
60.03
|
0.0015
|
2.1
|
57.85
|
0.8925
|
60.93
|
0.0465
|
6.0
|
59.99
|
0.9995
|
60.02
|
0.001
|
2.4
|
58.48
|
0.924
|
60.66
|
0.033
|
6.3
|
60.00
|
1
|
60.01
|
0.0005
|
2.7
|
58.92
|
0.946
|
60.48
|
0.024
|
6.6
|
60.00
|
1
|
60.01
|
0.0005
|
3.0
|
59.23
|
0.9615
|
60.34
|
0.017
|
6.9
|
60.00
|
1
|
60.01
|
0.0005
|
3.3
|
59.47
|
0.9735
|
60.25
|
0.0125
|
7.2
|
60.00
|
1
|
60.00
|
0
|
3.6
|
59.62
|
0.981
|
60.19
|
0.0095
|
7.5
|
60.00
|
1
|
60.00
|
0
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
В результате автонастройки были получены следующие
параметры настройки регулятора:
Кр = 1.203; Ти.= 0.15 с.
По данным таблиц 4.1 и 4.2, 4.3 построены графики
переходных процессов (рис.4.2).
При параметрах настройки, полученных в результате
автонастройки на МПК Ремиконт - Р-130,система является неустойчивой.
Таблица 4.4 - Показатели качества регулирования
Показатели качества
|
kp=1.425; Tи=0,539
|
kp=1.578; Tи=0,5655
|
kp=1.29; Tи=0,65
|
Время регулирования (по
заданию), tпп, с
|
1.9
|
2.20
|
2.73
|
Величина перерегулирования
(л о заданию),s , %
|
-
|
-
|
-
|
Время регулирования (по
возмущению), tпп, с
|
1.4
|
1.51
|
2.06
|
Максимальное динамическое
отклонение (по возмущению), Ymax, %
|
25.7
|
23
|
34.75
|
Статическая ошибка, e
|
0
|
0
|
0
|
Далее проведены исследования инерционной системы.
В данном случае параметры настройки цифрового и
аналогового регуляторов совпадают.
В таблице 4.5 приведены результаты расчета переходных
процессов при параметрах настройки регулятора полученных на ЭВМ. По данным
таблицы 4.5 построены графики переходных процессов (рис. 4.4). Анализ
показателей качества регулирования сведен в таблицу 4.6.
Таблица 4.4 - Переходные процессы по заданию и по
возмущению инерционной системы при Кр =1.912 и Ти = 200.63 с
t, с
|
Y(t) по заданию
|
Y(t) по возмущению
|
t,с
|
Y(t) по заданию
|
Y(t) по возмущению
|
|
%
|
отн.ед
|
%
|
отн.ед
|
|
%
|
отн.ед
|
%
|
отн.ед
|
0
|
40
|
0
|
60
|
0
|
560
|
59.03
|
0.9515
|
60.34
|
0.017
|
40
|
40.06
|
0.003
|
60.32
|
0.016
|
600
|
59.04
|
0.952
|
60.06
|
0.003
|
80
|
40.35
|
0.0175
|
61.72
|
0.076
|
640
|
0.952
|
59.95
|
-0.0025
|
120
|
41.39
|
0.0695
|
63.27
|
0.1635
|
680
|
59.05
|
0.9525
|
59.97
|
-0.0015
|
160
|
43.13
|
0.1565
|
65.01
|
0.2505
|
720
|
59.05
|
0.9525
|
60.07
|
0.0035
|
200
|
45.25
|
0.2625
|
66.28
|
0.314
|
760
|
59.08
|
0.954
|
60.18
|
0.009
|
240
|
47.8
|
0.39
|
66.88
|
0.344
|
800
|
59.15
|
0.9575
|
60.28
|
0.014
|
280
|
50.4
|
0.52
|
66.78
|
0.339
|
840
|
59.26
|
0.963
|
60.34
|
0.017
|
320
|
52.91
|
0.6455
|
66.11
|
0.3055
|
880
|
59.38
|
0.969
|
60.36
|
0.018
|
360
|
54.87
|
0.7435
|
65.06
|
0.253
|
920
|
59.52
|
0.976
|
60.34
|
0.017
|
400
|
56.49
|
0.8245
|
63.86
|
0.193
|
960
|
59.65
|
0.9825
|
60.29
|
0.0145
|
440
|
57.71
|
0.8855
|
62.68
|
0.134
|
1000
|
59.76
|
0.988
|
60.23
|
0.0115
|
480
|
58.42
|
0.921
|
61.66
|
0.083
|
1040
|
59.85
|
0.9925
|
60.17
|
0.0085
|
520
|
58.86
|
0.943
|
60.87
|
0.0435
|
1080
|
59.9
|
0.995
|
60.10
|
0.005
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 4.6 - Показатели качества регулирования
Показатель качества
|
Кр = 1.912 Тй =200.63 с
|
Время регулирования (по
заданию), tпп, с
|
542
|
Величина перерегулирования
(по заданию), s, %
|
-
|
Время регулирования (по
возмущению), tiпп, с
|
522
|
Максимальное динамическое
отклонение (по возмущению). Ymax, %
|
34.4
|
Статическая ошибка, e
|
0
|
5. СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ПОЛУЧЕННЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ
Прямые показатели качества, полученные для различных
параметров настроек, сведены в табл. 5.1 и 5.2 для малоинерционной и
инерционной системы соответственно.
Таблица 5.1- Показатели качества работы
малоинерционной системы
Регулятор
|
Моделирование
|
|
На ЭВМ
|
На Ремиконте
|
|
Ymax,сYmax,с
|
|
|
|
|
|
|
|
Аналоговый
|
2.34
|
21.96
|
1.6
|
40.6
|
1.9
|
-
|
1.4
|
25.7
|
Циф-ровой
|
На ЭВМ
|
3.35
|
32.2
|
2.2
|
38.6
|
2.2
|
-
|
1.51
|
23
|
|
Графоаналитически
|
2.67
|
18.3
|
1.86
|
43.6
|
2.73
|
-
|
2.06
|
34.75
|
|
Автонастройка
|
|
|
|
|
Система неустойчива
|
Таблица 5.2 - Показатели, качества работы инерционной
системы
Регулятор
|
Моделирование
|
|
На ЭВМ
|
На Ремиконте
|
|
Ymax,сYmax,с
|
|
|
|
|
|
|
|
Аналоговый
|
690
|
22.7
|
502
|
34.8
|
|
|
|
|
Цифровой
|
716
|
23.7
|
502
|
35
|
542
|
|
522
|
34.4
|
Если сравнить результаты полученные на ЭВМ и на
Ремиконте, то можно заметить, что прямые показатели качества значительно лучше
на Ремиконте. Переходные процессы стали апериодическими и их длительность сократилась.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В данной курсовой работе был произведен расчет
параметров настроек цифровых регуляторов, которые для малоинерционного объекта
отличаются от настроек аналогового регулятора, а для инерционного объекта
практически совпадают с настройками аналогового регулятора и составляют:
малоинерционный объект:
аналоговый регулятор: kp = 1.425; Tи = 0.539 c;
цифровой регулятор:
ЭВМ : kp
=1.578; Tи = 0.65 c;
графоаналитический метод: kp =1.29; Tи =
0.65 c;
- инерционный объект:
аналоговый регулятор: kp = 1.912; Tи = 200.63 c;
цифровой регулятор: kp = 1.912; Tи = 200.64 c.
Также был произведен анализ качества работы АСР на
базе MПК Ремиконт Р-130 и на ЭВМ. В
результате его сделан вывод, что работа АСР с реальным регулятором значительно
отличается по сравнению с АСР промоделированной на ЭВМ. Поэтому необходима
проверка работы АСР в реальных условиях и возможно подстройка параметров
настройки регулятора.
Так как настройки цифрового регулятора, рассчитанные
графоаналитическим, и на ЭВМ, отличаются от параметров настройки аналогового
регулятора, то можно сделать вывод о том, что для малоинерционных объектов
необходимо рассчитывать параметры настройки специальными методами.
ПЕРЕЧЕНЬ ССЫЛОК
1. Методичні
вказівки до самостійної роботи студентів при виконанні курсової роботи з курсу
“Програмування мікропроцесорних систем управління” (для студентів спеціальності
7.092501 спеціалізації “Автоматизоване управління теплоенергетичними
процесами”) / Укл.: Г.Д. Михайлюк. - Алчевськ: ДГМІ, 2002. - 28с.
2. Ротач В. Я. Теория автоматического управления теплоэнергетическими
процессами: Учеб. для вузов. -М.: Энергоатомиздат. 1985. -296с. : ил.
. Ротач В. Я. Расчет динамики промышленных автоматических систем
регулирования. -М.: Энергия, 1973. -440с.: ил.
. Микропроцессорный контроллер Ремиконт Р-130 (Регулирующая модель):
Учеб, пособие по курсу «Программирование и микропроцессорные системы
управления» (для второй ступени обучения студентов специальности 7.092501) /
Сост. Михайлюк Г. Д. -Алчевск: ДГМИ, 1994. -82с.