Дослідження двоконтурної автоматичної системи регулювання з динамічною корекцією

0.30

-1.47

0.21

9.0

0.012

-0.032

0.006

-

-

0.367

0.23

-1.42

0.24

9.0

0.013

-0.030

0.008

-

-

0.40

0.23

-1.39

0.25

9.0

0.013

-0.030

0.009

-

-

0.50

0.24

-1.35

0.29

11.0

0.015

-0.030

0.012

-

-

0.60

0.25

-1.34

0.33

11.0

0.017

-0.030

0.016

-

-

По збуренню n1

0.221

-0.60

-6.3

3.21

18.0

0.012

-0.039

0.006

-

-

0.30

-0.57

-5.8

3.24

18.0

0.012

-0.034

0.007

-

-

0.367

-0.50

-5.4

3.18

14.0

0.013

-0.030

0.009

-

-

0.40

-0.46

-5.3

3.14

14.0

0.014

-0.030

0.010

-

-

0.50

-0.40

-4.8

3.14

15.0

0.015

-0.030

0.014

-

-

0.60

-0.34

-4.4

3.12

11.0

0.017

-0.030

0.017

-

-



Рис.4.3. Перехідні процеси у зовнішньому контурі КАСР2н при відпрацюванні сигналу завдання (m = 0.5).

Рис.4.4. Перехідні процеси по основній та допоміжній регульованих величинах у КАСР2н при відпрацюванні сигналу завдання (m = 0.5).



Рис.4.5. Регулююча змінна при відпрацюванні сигналу завдання у двоконтурній КАСР2н.

Рис.4.6. Перехідні процеси у внутрішньому контурі КАСР2н при компенсації сигналу збурення f (m = 0.5).



Рис.4.7. Перехідні процеси у КАСР2н при компенсації збурення n1 ( m = 0.5).

Рис.4.8. Перехідні процеси у зовнішньому контурі КАСР2н при компенсації збурення f ( m = 0.5).



Рис.4.9. Перехідні процеси у зовнішньому контурі КАСР2н при компенсації збурення n1 ( m = 0.5).

За результатами дослідження перехідних процесів у каскадній системі з динамічною корекцією можна зробити висновки:

Абсолютне значення відхилення допоміжної регульованої величини z для процесів відпрацювання завдання та компенсації збурення n1 із зростанням m зменшується, а для процесу по збуренню f - збільшується.

Динамічне відхилення основної регульованої величини y із зростанням m при відпрацюванні завдання зменшується, а у процесах компенсації збурень f та n1 - зростає, причому, в останньому випадку значення ym практично збігаються.

Абсолютне значення вихідних сигналів регулятора та еквівалентного коректуючого регулятора в усіх процесах при збільшенні m зменшується, при цьому найбільшими є значення ump для процесів по завданню, а найменшими - при компенсації збурення f.

Інтегральна квадратична оцінка процесів у внутрішньому контурі при зростанні m зменшується при відпрацюванні завдання і зростає при компенсації збурення f.

Інтегральна квадратична оцінка процесів у зовнішньому контурі в залежності від m при відпрацюванні завдання має складний, немонотонний характер, а її значення для процесів компенсації збурень настільки малі, що ними можна нехтувати.

Час регулювання при відпрацюванні завдання в обох контурах системи при зростанні m спочатку зменшується, а потім починає зростати. При цьому тривалість процесів по збуреннях у внутрішньому контурі є у двадцять і більше разів меншою, ніж процесів по завданню.

Значення zm, ump,, Iкz, tpz для внутрішнього контуру при компенсації збурення f набагато менші, ніж при дії збурення n1 .

Загалом при виборі значень параметрів настроювання у такій системі можна орієнтуватися на такі додаткові критерії, як ІкУ = мін, мінімальне значення регулюючої дії, або мінімальний час регулювання. Саме останній варіант і прийнятий для побудови графіків на рис.4.3 - рис.4.9.

4.4. Порівняльна оцінка характеристик АСР з динамічною корекцією і одноконтурної системи

Щоб зробити кінцевий висновок про доцільність реалізації каскадної системи з динамічною корекцією для регулювання заданого об'єкта необхідно виконати аналіз її основних характеристик у порівнянні з одноконтурною системою, точніше, треба порівняти показники якості процесів відпрацювання завдання і компенсації збурення, що діє на вхід об'єкта, в одноконтурній системі і зовнішньому контурі каскадної системи.

Для порівняння візьмемо одноконтурну систему з різними типами регуляторів, перехідні процеси у якій показані на рис.4.10 і рис.4.11 [20, 21].



Таблиця 4.3 - Показники якості перехідних процесів в одноконтурній системі і каскадній АСР з динамічною корекцією.

Тип АСР	Тип регулятора	m	По завданню	По збуренню f	IkУ
			ygm	ugm	Ikg	tpg, c	yfm	ufm	Ikf	tpf, c
Одноконтурна АСР	ПІн	0.221	1.28	2.25	58.9	375	0.45	-1.26	17.5	380	76.46
	ПІД1н	0.80	1.45	3.05	59.0	250	0.33	-1.34	7.39	170	66.40
	ПІД2н	0.70	1.36	19.0	43.5	240	0.33	-1.38	7.45	240	50.94
	ПІД3н	0.70	1.34	8.0	45.8	250	0.36	-1.34	9.07	260	54.85
КАСР2н	ПІн-ПІн	0.50	1.14	1.66	54.16	210	0.015	-0.03	0.012	-	58.9

З порівняння даних табл.4.3, а також рис.4.3 і рис.4.10 та рис.4.8 і рис.4.11 видно, що при відпрацюванні сигналу завдання каскадна АСР має значно кращі показники порівняно з будь-якою одноконтурною системою щодо максимального відхилення основної регульованої величини і часу регулювання, але дещо програє за інтегральною квадратичною оцінкою.

У процесах компенсації збурення f, яке діє на вхід об'єкта по каналу регулювання, а також зовнішнього по відношенню до випереджуючої ділянки об'єкта збурення n1 переваги каскадної системи незаперечні. Зокрема, відхилення основної регульованої величини у процесах компенсації цих збурень у двадцять і більше разів менше, ніж в одноконтурній системі, тобто система КАСР2н фактично є інваріантною відносно збурень, які діють на допоміжну ділянку об'єкта. Це підтверджується і тим, що значення інтегрального квадратичного критерію процесів компенсації вказаних збурень в КАСР2н у сотні разів менші, ніж аналогічні оцінки для одноконтурної системи.

Таким чином, наведений порівняльний аналіз показує високу ефективність застосування каскадної системи з динамічною корекцією для регулювання складних у динамічному відношенні об'єктів.



Рис.4.10. Перехідні процеси в одноконтурній АСР з неперервними регуляторами при відпрацюванні сигналу завдання.

Рис.4.11. Перехідні процеси в одноконтурній АСР з неперервними регуляторами при компенсації сигналу збурення, що діє на вхід об'єкта.



Висновок

Дослідження двоконтурної автоматичної системи регулювання з динамічною корекцією, виконані у цій роботі, дають підстави для таких основних висновків:

Метод багатокритеріального оптимуму може бути успішно застосований для параметричного синтезу двоконтурних АСР в просторі усіх параметрів настроювання без введення обмежень щодо співвідношення інерційності внутрішнього та зовнішнього контурів.

Прямі показники якості процесів регулювання при відпрацюванні сигналу завдання у каскадній системі є кращими, ніж в одноконтурній системі з будь-яким типовим регулятором.

Збурення, що діють на допоміжну ділянку об'єкта, компенсуються у двоконтурній системі настільки ефективно, що стосовно цих збурень вона може вважатися інваріантною,

Зважаючи на те, що параметричний синтез двоконтурної системи за методом багатокритеріального оптимуму здійснюється досить легко, забезпечуючи одночасно її великі переваги порівняно з одноконтурною системою, а також те, що реалізація такої системи за допомогою сучасних технічних засобів не викликає особливих труднощів, саме двоконтурна АСР може бути рекомендована для регулювання складних у динамічному відношенні об'єктів.



Література

1. Автоматизация настройки систем управления/ Под ред. В.Я.Ротача. - М.: Энергоатомиздат, 1984. - 272 с.

2. Ротач В.Я. Теория автоматического управления теплоэнергетическими процессами.- М.: Энергоатомиздат. 1985.-296с.

3. Эрриот П. Регулирование производственных процессов.- М.: Энергия, 1967. - 480 с.

4. Ротач В.Я. Расчет динамики промышленных автоматических систем регулирования. М.: Энергия, 1973.- 440 с.

5. Изерман Р. Цифровые системы управления: Пер.с англ. - М.: Мир, 1984.- 541 с.

6. Клюев А.С. и др. Наладка систем автоматического регулирования барабанных паровых котлов/А.С. Клюев.-М.: Энергоатомиздат, 1985.- 280 с.

7. Зайцев Г.Ф. Теория автоматического управления и регулирования.- К.: Вища шк., 1989 - 431 с.

8. Бесекерский В.А., Попов Е.П. Теория систем автоматического регулирования. - М.: Наука , 1966.- 992с.

9. Воронов А.А. и др. Основы теории автоматического регулирования и управления. - М.: Высшая школа, 1977.- 519с.

10. Воронов А.А. Основы теории автоматического управления. - М.Энергия, 1980.-312с.

11. Теория линейных систем автоматического регулирования и управления.-М.:Наука, 1978.-256с.

12. Макаров Н.М. Линейные автоматические системы.-М.:Машиностроение, 1982.-504с.

13. Биленко В.А.,Давыдов Н.И. Метод расчета на ЭЦВМ оптимальных параметров настройки двухконтурных систем регулирования //Теплоэнергетика. 1977. №1. с.32-36.

14. Ротач В.Я. Расчет каскадных систем автоматического регулирования //Теплоэнергетика. 1997. №10. с.16-23.

15. Шавров А.В. Многокритериальное управление в условиях статистической неопределенности.-М.: Машиностроение.-1990.-160с.

16. Вентцель Е.С. Исследование операций: Задачи, принципы, методология. - М.: Наука, 1980.- 208 с.

17. Maнзон Б.M. Maple V Power Edition.- M.: ”Филин”, 1998.-240с.

18. Дьяконов В.П. Математическая система Maple V R3/R4/R5.- М.: Солон, 1998.-399с.

19. Гультяев А.К. MATLAB 5.2. Имитационное моделирование в среде Windows: - СПб.: Коронапринт, 1999.-288с.

20. Ковела І.М. Багатокритеріальна параметрична оптимізаця неперервних АСР з типовими лінійними регуляторами//Автоматика, вимірювання та керування. Львів, 1998. №324. с.3-9.

21. Дудикевич В.Б., Ковела І.М., Мороз Л.В., Іванюк О.П. Багатокритеріальна параметрична оптимізація автоматичних систем регулювання з реальними ПІД-регуляторами. Автоматика-2000, ч.1, Львів, 2000, с. 158-163.

Размещено на Allbest.ru