Расчет настроек автоматического регулятора (стр. 3 из 4)

6.1 Для кривой разгона по внешнему контуру

Устанавливаем для проверки методом Рунге-Кутта конечное время 27c, шаг 0,5с.

6.2 Для кривой разгона по внутреннему контуру

Устанавливаем конечное время 39с, шаг 0,5с.

6.3 Для кривой разгона по основному каналу

При задании передаточной функции учитываем чистое запаздывание 0,08с.

Устанавливаем конечное время 32с, шаг изменения 0,5с.

Получили, что кривые разгона практически одинаковы, следовательно аппроксимация методом Симою сделана верно.

6.4 Сравнение экспериментальных и исходных передаточных функции:

объект исходная экспериментальная

передаточная передаточная

функция функция

второго порядка 1 0.6887 s

по возмущению W(s)= ------------------ W(s)= -----------------------------

2 2

36 s + 12 s + 1 30,8783 s + 10.2426 s + 1

второго порядка 1 0.4 s

по заданию W(s)= ------------------------------ W(s)= -------------------------------

2 2

16,1604 s + 8,04 s + 1 14.0904 s + 6.9614 s + 1

третьего порядка 1 1

с запаздыванием W(s)= ------------------------------------- W(s)= -------------------------------

по управлению 3 2 2

91.125 s + 60.75 s + 13.5 s + 1 38.1160 s + 10.6679 s + 1

Анализируя таблицу можно сделать вывод о том, что передаточные функции второго порядка практически одинаковы, а третьего порядка значительно отличаются.

6.5 Сравнение экспериментальных и фактических кривых разгона.

Для исходных передаточных функций с помощью программы ASR, пунктов аппроксимация (создать передаточную функцию и изменить время) получим координаты кривых разгона и сравним их с экспериментальной кривой:

- по внешнему контуру

- по внутреннему контуру

- по основному каналу

Полученные значению передаточных функций не значительно отличают от фактических, что говорит о достаточно не большой погрешности между фактическими и экспериментальными данными.

Расчет одноконтурной АСР методом Роточа.

В программе Linreg задаем параметры объекта. Выбираем в качестве регулятора ПИ- регулятор. И рассчитываем его настройки:

а) для экспериментальной передаточной функции.

В программе Linreg задаем передаточную функцию объекта второго порядка с запаздыванием. Выбираем ПИ-регулятор и определяем его настройки.

Получаем kp = 1.0796

Tu = 8.0434

В программе SIAM пользуясь следующей схемой для одноконтурной системы

Подаем скачек на сумматор, стоящий после запаздывания и получаем график переходного процесса по заданию:

Подаем скачек на сумматор, стоящий перед объектом и получаем график переходного процесса по возмущению:

б) для фактической передаточной функции

В программе Linreg задаем передаточную функцию объекта третьего порядка с запаздыванием. Выбираем ПИ-регулятор и определяем его настройки.

Получаем kp = 0.8743

Tu = 8.3924

В программе SIAM пользуясь схемой для одноконтурной системы получаем

- переходный процесс по заданию:

Расчет каскадной АСР методом Роточа.

а) для экспериментальной передаточной функции.

Первоначально определим настройки внутреннего регулятора для внутреннего контура с передаточной функцией W1(s).

0.4s + 1

W1(s) = --------------------------

14.0904s + 6.9614s +1

С помощью программы ASR получим АФХ по передаточной функции и определим значения u(m,w), v(m,w), a(m,w), w.

v(m,w)	u(m,u)	a(m,w)	w	kp	Tu
1,0000	0,0000	0,0000	0,0000	0,0000	0,0000
1,0211	-0,0678	1,0234	0,0100	15,0783	0,0109
1,0360	-0,1398	1,0454	0,0200	7,4774	0,0211
1,0439	-0,2151	1,0659	0,0300	4,9709	0,0307
1,0442	-0,2931	1,0845	0,0400	3,7336	0,0395
1,0361	-0,3728	1,1012	0,0500	3,0067	0,0475
1,0194	-0,4531	1,1156	0,0600	2,5367	0,0547
0,9936	-0,5329	1,1275	0,0700	2,2147	0,0609
0,9587	-0,6108	1,1368	0,0800	1,9877	0,0660
0,9147	-0,6857	1,1431	0,0900	1,1826	0,0701
0,8619	-0,7559	1,1464	0,1000	1,1713	4,4754
0,8008	-0,8203	1,1464	0,1100	1,6386	4,5739
0,7323	-0,8775	1,1429	0,1200	1,1584	0,0749
0,6576	-0,9263	1,1360	0,1300	1,5905	0,0737
0,5778	-0,9658	1,1254	0,1400	1,6169	0,0711
0,4945	-0,9953	1,1114	0,1500	1,6842	0,0668
0,4095	-1,0143	1,0938	0,1600	1,8064	0,0609
0,3243	-1,0229	1,0731	0,1700	2,0137	0,0533
0,2407	-1,0214	1,0493	0,1800	2,3750	0,0438
0,1601	-1,0103	1,0229	0,1900	3,0885	0,0324
0,0840	-0,9906	0,9942	0,2000	5,0095	0,0000
0,0134	-0,9635	0,9635	0,2100	26,1125	0,0034

Так как настройки регулятора не могут быть отрицательными то ограничимся 3 квадрантом. И с помощью программы на BASIC рассчитаем оптимальные настройки для ПИ - регулятора методом Стефани по следующим формулам:

A^2(m,w) m 1

Tu = ------------------------ , kp = ---------- - ----------

w(m^2+1)* v(m,w) v(m,w) u(m,w)

наибольшее отношение kp/Tu и будет оптимальными настройками.

Получили что kp = 1.712763

Tu = 4.47537

В программе SIAM с помощью схемы для одноконтурной системы без запаздывания получаем переходные процессы по заданию и по возмущению:

Сравнивая график кривой разгона по основному каналу и переходный процесс внутреннего контура каскадной системы делаем вывод о том, что за время запаздывания основного контура переходный процесс во внутреннем контуре затухнуть не успевает, следовательно передаточная функция эквивалентного объекта имеет вид:

Wоб(s) * Wp1(s)

Wоб(s) = --------------------------- =

1 + Wоб1(s) * Wp1(s)

1 1

--------------------------------- * (1,7128 + ---------- )

2 4,4754s

38,1160s + 10,6679s + 1

-------------------------------------------------------------- =

0,4s + 1 1

1 + --------------------------- * (1,7128 + ----------)

2 4,4754s

14,0904s + 6,9614s + 1

3 2

107.9987s + 67.4444s + 14.6247s + 1

= ---------------------------------------------------------------------------

5 4 3 2

4116.4785s + 3186.9547s + 969.316s + 138.1861s + 15.7294s + 1

Определяем настройки ведущего регулятора. Для ПИ-регулятора получаем:

kp = 0.1249

Tu = 5.4148

В программе SIAM с помощью схемы каскадной системы получаем переходный процесс по заданию:

С помощью схемы каскадной системы получаем переходный процесс по возмущению:

б) для реальной передаточной функции.

Определим настройки внутреннего регулятора для объекта второго порядка с передаточной функцией

W1(s) =-------------------------

16,1604s + 8.04s + 1

Получаем следующие настройки регулятора: kp = 4.3959

Tu = 6.5957

В программе SIAM пользуясь схемой одноконтурной системы без запаздывания получаем графики переходных процессов по заданию и по возмущению:

Wоб(s) * Wp1(s)

Wоб(s) = --------------------------- =

1 + Wоб1(s) * Wp1(s)

1 1

--------------------------------- * (4.3959 + ---------- )

3 2 6.5957s

91.125s + 60.75s + 13.5s + 1

-------------------------------------------------------------- =

1 1

1 + ------------------------ * (4.3959 + ----------)

2 6.5957s

16.1604s + 8.04s + 1

3 2

468.5449s + 249.2673s + 37.0334s + 1

= --------------------------------------------------------------------------------------------

6 5 4 3 2

42696.154s + 49705.969s + 25770.6474s + 7229.3112s + 1076.6779s+71.4868s+ 1

Определяем настройки ведущего регулятора. Для ПИ-регулятора получаем:

kp = 1.2822

Tu = 6.3952

В программе SIAM с помощью схем для каскадной системы получим переходные процессы по заданию и по возмущению:

Расчет комбинированной АСР.