Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

kulagin_kursavaya_vtyurin

.docx
Скачиваний:
4
Добавлен:
13.02.2018
Размер:
365.72 Кб
Скачать

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное Государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

ЛЕСОТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ им. C. М. Кирова»

(СПбГЛТУ)

Факультет экономики и управления

Кафедра экономики и управления деревоперерабатывающих производств

Курсовая работа по дисциплине:

«Проектирование автоматизированных систем»

Вариант № 10

Выполнила: студентка 3 курса ФЭУ з/о

сокращенная форма обучения/контракт

Кулагин Лев Владимирович

№ специальности: 220400

№ зачётной книжки: 63428

Курсовая работа

1. Согласно задания выбрать объект исследования.

Объект выбрать из пособия "ПРОЕКТИРОВАНИЕ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМ. Методические указания по курсовому проектированию для студентов по направлению 27.03.04 «Автоматизация технологических процессов и производств»

Выбор регулятора и законов регулирования

Законы регулирования

Различные законы регулирования формируются в соот­ветствующих устройствах. Эти устройства бывают релейные, пропорциональные (П), пропорционально-дифференциаль­ные (ПД), интегральные (И), пропорционально-интеграль­ные (ПИ), пропорционально-интегрально-дифференциальные (ПИД).

П–закон регулирования отработать регулятор может при использовании им величины и знака рассогласования управ­ляемой переменной, т. е. ±Δх.

П – закон автоматического регулятора записывается уравнением вида

u = — КрΔх, (1.11)

где Кр – коэффициент пропорциональности или усиления.

Знак минус в правой части уравнения (1.11) указывает на то, что во время работы автоматической системы изменение выходного сигнала регулятора ΔX приводит к изменению величины u в обратном направлении.

Графическое изображение П– закона регулирования показано в табл. 1.2.

Таблица 1.2

ПИ – закон регулирования отработать регулятор может при одновременном использовании им величины и знака рассогласования ±Δх и интеграла от этого рассогласова­ния ∫Δxdt.

ПИ—закон регулирования записывается уравнением вида

(1.14)

ПИ-регуляторы конструктивно выполняют так, что отри­цательная обратная связь в них имеет максимальное воз­действие лишь в начальный момент времени, а затем она постепенно снимается действием инерционной положитель­ной обратной связи.

Коэффициент усиления Кр и время изодрома Ти являют­ся параметрами настройки ПИ-регулятора.

ПИДзакон регулирования отработать регулятор может при использовании им величины и знака рассогласования ±Δх, а также производной dΔx/dt и интеграла ∫Δxdt от этого рассогласования.

ПИД—закон регулирования записывается уравнением вида

(1.15)

Коэффициент усиления Кр, время изодрома Tи и время предварения Тд являются параметрами настройки ПИД-регулятора.

Качество регулирования

При выборе типа регулятора следует сформулировать не­обходимые требования к качеству регулирования.

Максимальное динамическое отклонение Х1 (см. рис. 1.3) является важнейшим показателем характера переходного процесса. Величина его имеет большое значение в случаях, когда по технологическим условиям значительное отклоне­ние от задания недопустимо. Х1 зависит от динамических свойств объекта регулирования, величины возмущения, при­нятого закона регулирования и настроек регулятора.

Динамический коэффициент регулирования Rд опреде­ляет степень воздействия регулятора, понижающего динами­ческое отклонение, и представляет собой отношение макси­мального отклонения Х1 к отклонению от задания Х0 при том же возмущении, но без регулирующего воздействия (см. рис. 1.3).

. (1.16)

Перерегулирование характеризует степень колебательно­сти переходного процесса и определяется отношением вто­рой, противоположно направленной амплитуды колебаний Х2 к первой Х1 (рис. 1.3).

Время регулирования охватывает период времени tр (рис. 1.3) с момента отклонения регулируемой величины до возвращения ее регулятором к заданному значению.

Остаточное отклонение. На рис. 1.3, а регулируемая вели­чина в конце процесса регулирования полностью возвра­щается к заданному значению, а на рис. 3.3,б имеет место остаточное отклонение регулируемой величины от задания, равное ρ.

Рис. 1.3. Переходные процессы регулирования: а – без остаточного отклонения;

б – с остаточным отклонением; 1 – без регулятора;

2 – при работе регулятора; 3 – заданное значение

3.4. Оптимальные типовые процессы регулирования

Качество регулирования определяется не только законом регулирования, но и настройками регулятора. При разных настройках одного и того же регулятора можно получить переходные процессы различных типов, отличающиеся друг от друга показателями каче­ства.

Различают три типовых переходных процесса регули­рования:

а) граничный апериодиче­ский процесс (рис. 1.4,а), ха­рактеризуется минимальным общим временем регулирова­ния tp, полным отсутствием перерегулирования и мини­мальным регулирующим воз­действием;

б) процесс с 20%-ным пе­ререгулированием и мини­мальным временем первого полупериода колебаний (рис. 1.4,б).

Процесс является проме­жуточным и используется, когда некоторое перерегулиро­вание допустимо;

в) процесс с минимальной квадратичной площадью от­клонения min ∫x2dt (рис. 1.4, в).

Рис. 3.4. Типовые оптимальные про­цессы регулирования:

а – апериодический; б – процесс с 20%-ным перерегулированием;

в – процесс с минимальной квадратичной площадью отклонения

Процесс отличается наибольшим регулирующим воздействи­ем, перерегулированием (порядка 40 – 45%) и временем ре­гулирования.

Выбор настроек регулятора

Выбор настроек регулятора непрерывного действия на статических объектах производится по данным табл. 1.

В формулах таблицы Кр – коэффициент передачи регу­лятора; Tи – время изодрома; Tп – время предварения.

Таблица 1

Р

апериодический

И

П

ПИ

Tи = 0,6 T

КПИД

Tи = 2,4τ; Tп = 0,4 τ

Расчет произведем для апериодического процесса регулирования, как более сложного.

Расчет настроек регулятора

П-регулятор

Кт===0,017

ПИ-регулятор

Тi=0,6*360=216 сек

ПИД-регулятор

Кт===0,05

Тi=2,4*192=460,8

Тр=0,4*192=76,8

Рассмотрим анализ и синтез на примере САР температурой сушильной камеры

Создание передаточных функций для объектов и систем

Создадим передаточную функцию объекта управления

>> n1=[32]; m1=[360 1]; Wou=tf(n1,m1)

Transfer function:

32

---------

360 s + 1

Создадим САР с П-регулятором.

Передаточная функция П-регулятора:

Создадим САР с П-регулятором.

Передаточная функция П-регулятора:

>> n2=[0.017]; m2=[1]; Kr=tf(n2,m2)

Transfer function:

0.017

>> G=Wou*Kr

Transfer function:

0.544

---------

360 s + 1

Выполнение функции в формате ltiview (sys) вызывает запуск обозревателя, отображающего заданные аргументом характеристики модели с именем ltiview (G) рис. 1 и открытие в окне обозревателя графика переходной характеристики модели (рис. 1).

Создадим передаточную функцию ПИ-регулятора

>> n3=[1]; m3=[158,0];Ti = tf(n3,m3)

Transfer function:

1

-----

313 s

>> Gpi = Kr + Ti

Transfer function:

41712 s + 1

-----------

158 s

Создадим передаточную функцию системы с ПИ-регулятором

>> Wpi = Wou*Gpi

Transfer function:

1.627e006 s + 39

-----------------

41712 s^2 + 158 s

Создадим передаточную функцию ПИД-регулятора

>> n3 = [62]; m3=[1]; Td = tf(n3, m3)

Transfer function:

62

Передаточная функция ПИД-регулятора будет иметь вид:

>> Wr = Kr + Ti + Td

Transfer function:

69460 s + 1

-----------

230 s

Передаточная функция разомкнутой САР равна произведению Wr*Wou

>> WRR = Wr*Wou

Transfer function:

2.709e006 s + 39

-----------------

60720 s^2 + 230 s

Замкнем систему отрицательной обратной связью с помощью функции feedback (sys) и определим характеристики замкнутой САР Wzam.

>> Wzam = feedback(WRR,[1])

Transfer function:

2.709e006 s + 39

----------------------------

60720 s^2 + 2.709e006 s + 39

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]