Задание и методические указания к курсовой работе по тау «Расчет регулятора одноконтурной сау

Выполнение курсовой работы состоит из 3 связанных друг с другом частей:

1. идентификация объекта управления по его временным характеристикам;

2. расчет и параметрическая оптимизация настроек непрерывных линейных регуляторов;

3. исследование свойств и анализ процессов в замкнутой САР.

Часть 1. Идентификация объекта управления

Существуют аналитические и экспериментальные методы получения математического описания объектов управления (ОУ). Аналитические методы базируются на использовании уравнений, описывающих протекающие в ОУ физико-химические и энергетические процессы. Однако определить вид дифференциального уравнения динамики недостаточно, поскольку найти коэффициенты уравнения по конструктивным данным ОУ обычно достаточно сложно. Значительно проще провести эксперименты на реальном ОУ и обработать их результаты.

В соответствии с характером воздействия на ОУ экспериментальные методы делятся на частотные методы и методы измерения временных характеристик.

По ряду соображений предпочтительнее исследовать временные характеристики. Основным – является метод исследования реакции объекта на входное воздействие в виде ступенчатого сигнала. В этом случае выходной сигнал представляет собой разгонную характеристику. Предварительное определение вида передаточной функции , соответствующей выбираемой модели ОУ, может быть сделано по внешнему виду разгонной характеристики.

Физическая реальность процессов, протекающих в ОУ, обуславливает необходимость введения в модель последовательно соединенного звена идеального транспортного запаздывания (ИТЗ) , поскольку часто после нанесения возмущения до начала изменения показателей процесса проходит некоторое время. Поэтому выражение для передаточной функции может быть записано в виде:

,

(1)

где значения коэффициентов определяются характером процессов в модели ОУ.

Обычно тестируемые ОУ являются устойчивыми (иногда – нейтральными), а переходной процесс носит неколебательный характер. Это означает чисто вещественный характер полюсов и отсутствие нулей у передаточной функции ОУ. Для устойчивого ОУ выражение (1) принимает вид:

. (2а)

Здесь – коэффициент усиления объекта, – постоянные времени, соответствующих наличию распределенных емкостей в ОУ.

В случае нейтрального объекта выражение (1) принимает вид:

. (2б)

Здесь – время интегрирования нейтрального ОУ, а остальные обозначения эквивалентны предыдущей формуле.

Точно определить число емкостей по накапливанию вещества (или энергии) в ОУ, т. е. создать учитывающую даже мельчайшие особенности поведения модель не представляется возможным. Да это и ни к чему! Часто достаточно провести грубо приближенную или частично уточненную аппроксимацию переходной функции для того, чтобы получить адекватную модель, которую можно использовать для расчета настроек регуляторов.