LR5_APP_Andryushkov

МИНИСТЕРСТВО ЗДРАВООХРАНЕНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Санкт-Петербургский государственный химико-фармацевтический университет» Министерства здравоохранения Российской Федерации (ФГБОУ ВО СПХФУ Минздрава России)

Кафедра Процессов и аппаратов химической технологии

Отчет по практической работе №5

на тему

МОДЕЛИРОВАНИЕ САР В MATHCAD

по учебной дисциплине

Автоматизация процессов производства ГЛС

Семестр 7

Факультет химической технологии

Форма обучения - очная

по направлению подготовки (специальности): 18.03.01 Производство готовых лекарственных средств

уровень высшего образования – бакалавриат

Выполнил: студентка 4 курса 570 группы Проявина Л.В. / /

Проверил: Ганин_П.Г. /______________/

Сорокин_В.В. / ______________/

Санкт-Петербург,

2020 год

Цель работы:

Построение переходных характеристик CAP по передаточной функции, рассчитанной по структурной схеме для типового воздействия методом обратного преобразования Лапласа.

Краткие сведения: структурная схема одноконтурной CAP.

На рисунке принято следующее изображение:

X(s) – изображение задающего воздействия х(t);

Е(s) – изображение рассогласования е(t) = x(t) – y_ос(t);

F(s) – изображение возмущающего воздействия f(t);

Y(s) – изображение регулируемой величины;

Y_ос(s) – изображение сигнала обратной связи y_ос(t);

W1(s) – передаточная функция исполнительного механизма;

W2(s) – передаточная функция объекта регулирования;

W_ос(s) – передаточная функция обратной связи.

Для регулирования объектами управления используют типовые регуляторы:

Пропорциональный (П) регулятор с передаточной функцией:

W_П (s) = k_p,

Где k_p – пропорциональный коэффициент, стабилизирующий отклонение регулируемой величины.

Интегрирующий (И) регулятор с передаточной функцией:

W_И(s) = ,

Используется для устранения статической ошибки. Она позволяет регулятору «учиться» на предыдущем опыте.

Дифференцирующий (Д) регулятор с передаточной функцией:

W_Д(s) = T_ds,

Противодействует предполагаемым отклонением регулируемой величины, которые могут произойти в будущем.

Пропорционально-интегральный (ПИ) регулятор с передаточной функцией:

W_ПИ(s) = k_p + ,

Является одним из наиболее универсальных регуляторов.

Пропорционально-дифференциальный (ПД) регулятор с передаточной функцией:

W_ПД(s) = k_{p +} T_ds.

Пропорционально-интегрально-дифференциальный (ПИД) регулятор с передаточной функцией:

W_ПИД(s) = k_p + + T_ds,

Задачей ПИД регулятора является поддержание заданного значения измеряемой (регулируемой) величины. Он измеряет отклонение стабилизируемой величины от установки (заданного значения) и выдает управляющий сигнал, являющийся суммой трех слагаемых, первое из которых пропорционально этому отклонению, второе пропорционально интегралу отклонения, третье пропорционально производной отклонения.

Выполнение работы.

Вариант №3

Составить передаточные функции П, ПИ, ПД, ПИД регуляторов соответствующих САР. Для анализа САР предположим, что объект регулирования представляет собой инерционное звено:

П регулятор:

ПИ регулятор:

ПД регулятор:

ПИД регулятор:

Построим графики изменения функции h(t):

По графикам переходных характеристик определяем следующие показатели качества процесса регулирования:

Статическая ошибка e₀ – постоянная ошибка в равновесном режиме системы.

Перерегулирование e_max – превышение первого выброса над установившимся значением переменной.

Время нарастания Tr – интервал времени, в течение которого выходная переменная нарастает от 10% до 90% от своего установившегося значения.

Время регулирования и период затухающих колебаний определены не были, так как графики не являются колебательными.

Ручная настройка ПИД-регулятора:

Изменяя значения k_p, Ti и Td по правилам, перечисленным ниже:

Получаем улучшенный график:

Основные правила:

• Увеличение пропорционального коэффициента увеличивает быстродействие и снижает запас устойчивости;

• С уменьшением интегральной составляющей ошибка регулирования с течением времени уменьшается быстрее;

• Уменьшение постоянной интегрирования уменьшает запас устойчивости;

• Увеличение дифференциальной составляющей увеличивает запас устойчивости и быстродействие.

Вывод: в ходе данной работы мы построили переходные характеристики CAP по передаточной функции, рассчитанной по структурной схеме для типового воздействия методом обратного преобразования Лапласа и осуществили ручную настройку ПИД-регулятора.