Розрахунок системи автоматичного регулювання на задану якість процесу регулювання

Размещено на http://www.allbest.ru/

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ, МОЛОДІ ТА СПОРТУ УКРАЇНИ

НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ “ЛЬВІВСЬКА ПОЛІТЕХНІКА”

Кафедра АТХП

Розрахунково-графічна робота

з дисципліни: “Автоматизація неперервних технологічних процесів”

Тема: Розрахунок системи автоматичного регулювання на задану якість процесу регулювання

ЛЬВІВ - 2013

Завдання

Параметри об'єкта:

швидкість розгону =0.05 м/(% ходу РО*с);

час запізнення з=6 с;

Система регулювання повинна забезпечити граничний аперіодичний процес;

Параметри якості перехідного процесу не повинні перевищувати наступні допустимі значення:

динамічна похибка y1доп=14;

статична похибка yст.доп=1,14;

час регулювання. tр.доп=84 с.

Регулююча дія, що відповідає максимальній зміні збурення XB=10 % ходу РО

1. Вибір типу регулятора (закон регулювання)

Орієнтовно характер дії регулятора визначають по величині відношення часу запізнювання об'єкта до його сталої часу /Т0 (для нейтральних об'єктів замість Т0 підставляють значення Т):

Позиційний регулятор /Т0<0,2

Регулятор безперервної дії 0,2 < /Т0 < 1,0

Багатоконтурна система регулювання /Т0>1,0

Оскільки маємо нейтральний об'єкт:

Отже, нас задовольняє регулятор безперервної дії

Для початку перевіримо чи задовольнятиме допустимі значення параметрів якості перехідного процесу П-регулятор: Визначаємо максимальне динамічне відхилення регульованої величини в замкнутому контурі , яке має задовольняти умову . Для цього скористаємось рівнянням:

- визначили з графіка на рисунку 1.

Умова не виконується, а отже П-регулятор нам не підходить.

Перевіримо чи задовольнятиме допустимі значення параметрів якості перехідного процесу ПІ-регулятор:

- визначили з графіка на рисунку 1.

Умова виконується, а отже ПІ-регулятор задовольняє допустиме максимальне динамічне відхилення.

Перевіримо ПІ-регулятор на час регулювання tр, відповідно до умови:

Значення , при яких в системі забезпечується протікання заданого типового перехідного процесу знаходимо з графіка на рисунку 1:

=13.8

Умова також виконується, а отже ПІ-регулятор забезпечує протікання заданого типового перехідного процесу з заданими допустимими значеннями параметрами якості перехідного процесу.

Рисунок 1 - Динамічні коефіцієнти регулювання , статичні похибки регулювання , час регулювання для нестійких об'єктів: а - аперіодичний перехідний процес; б - перехідний процес з 20% перерегулюванням; в - перехідний процес з мінімальною квадратичною площею відхилення

2. Визначення параметрів настроювання регулятора

Залежність оптимальних значень параметрів настроювання ПІ-регулятора від динамічних властивостей нейтральних об'єктів представлені на рисунку 2.

Коефіцієнт передачі регулятора kр визначаємо по графіках

Час інтегрування Tі наведені на графіках по відношенню до часу .

- коефіцієнт передачі регулятора

- час інтегрування регулятора

Рисунок 2 - Настроювальні криві П-, ПІ-, і ПІД-регуляторів у випадку нейтрального (нестійкого) об'єкта: а - аперіодичний перехідний процес; б - перехідний процес з 20% перерегулюванням; в - перехідний процес з мінімальною квадратичною площею відхилення

3. Побудова перехідного процесу розрахованої САР

Моделюємо роботу САР за допомогою засобів Simulink:

Рисунок 3 - Схема САР у Simulink

Рисунок 4 - Перехідний процес при зміні регулюючої дії XB=10 % ходу РО

y1=7.06<14 - максимальне динамічне відхилення задовольняє умови;

tр=129>84 - час регулювання не задовольняє допустимі межі

Оскільки, один з параметрів якості регулювання не задовольняє допустимі, спробуємо внести зміни в структуру регулятора - використаємо регулятор, що реалізує ПІД-закон.

Параметри настроювання цього регулятора знайдемо за методикою, яка показана в п.2.

- коефіцієнт передачі регулятора

- час інтегрування регулятора

- час диференціювання регулятора

Моделюємо роботу САР з ПІД-регулятором за допомогою засобів Simulink. Отримуємо наступні результати:

Рисунок 5 - Перехідний процес при зміні регулюючої дії XB=10 % ходу РО

y1=5.4<14 - максимальне динамічне відхилення задовольняє умови;

tр=188>84 - час регулювання не задовольняє допустимі межі

Рисунок 6 - Перехідний процес при зміні завдання регулятору

автоматичний регулятор перехідний процес

y1=0.205<14 - максимальне динамічне відхилення задовольняє умови;

tр=75<84 - час регулювання задовольняє допустимі межі.

Висновки

Обраний регулятор із знайденими параметрами настроювання не задовольняє допустимих значень параметрів якості регулювання при регулюючій дії, що відповідає максимальній зміні збурення XB=10 % ходу РО. Зокрема перевищує допустиме значення час регулювання.

Для того, щоб задовольнити умови, можна використати багатоконтурну САР.

Размещено на Allbest.ru