ОПТИМИЗАЦИЯ ОДНОКОНТУРНОЙ СИСТЕМЫ РЕГУЛИРОВАНИЯ
Основные положения
Структурная схема одноконтурной системы регулирования представлена на рис. 4. Она имеет два входа (по заданию g и по возмущению fвн) и один выход.
 |
Рис. 4
Исходные данные представлены в табл. 1. Здесь принято, что передаточная функция (ПФ) объекта управления (ОУ) имеет вид
,
где 
– коэффициент передачи ОУ; 
– постоянная времени ОУ, с; 
– транспортное запаздывание ОУ, с.
При синтезе данной системы необходимо найти настройки регулирующего блока. Количество этих настроек определяется типом регулятора.
ПФ регуляторов различных типов имеют следующий вид:
для П-регулятора 
;
для ПИ-регулятора 
или 
;
для ПИД-регулятора 
или 
.
В этих формулах использованы следующие параметры: 
– коэффициент передачи регулятора в процентах хода РО на единицу регулируемой величины (так как выходная величина регулятора - ход исполнительного механизма – обычно равна входной величине ОУ – ходу регулирующего органа); 
– постоянная интегрирования (время изодрома), с; 
– постоянная дифференцирования (время предварения), с.
В серийно выпускаемых регулирующих блоках перечисленные параметры передаточных функций необходимо настраивать в зависимости от динамических свойств ОУ. По этой причине такие параметры называются настройками регуляторов.
Таблица 1
| Номер варианта |
|
|
| Номер варианта |
|
|
|
| 1 | 2 | 8 | 2,4 | 13 | 0,3 | 5 | 2,5 |
| 2 | 3 | 10 | 3,0 | 14 | 0,5 | 6 | 3 |
| 3 | 5 | 12 | 3,6 | 15 | 2 | 100 | 30 |
| 4 | 6 | 14 | 4,2 | 16 | 3 | 120 | 36 |
| 5 | 2 | 8 | 4,0 | 17 | 5 | 140 | 42 |
| 6 | 3 | 10 | 5,0 | 18 | 6 | 160 | 48 |
| 7 | 5 | 12 | 6,0 | 19 | 2 | 50 | 25 |
| 8 | 0,2 | 16 | 5,0 | 20 | 3 | 60 | 30 |
| 9 | 0,3 | 20 | 6,0 | 21 | 5 | 70 | 35 |
| 10 | 0,5 | 24 | 7,0 | 22 | 0,5 | 24 | 7 |
| 11 | 0,6 | 28 | 8,0 | 23 | 0,5 | 24 | 7 |
| 12 | 0,2 | 4 | 2,0 | 24 | 0,5 | 24 | 7 |
|
|
|
Блок регулирования в пакете Simulink можно построить различными способами, важно, чтобы ПФ построенного блока регулирования задавалась параметрами настройки. Например, на рис. 5,а-5,б показаны возможные схемы ПИ-регуляторов. Как видно из рисунка, допустимы вариации не только схем, но и формирующих их блоков. При этом во всех случаях ПФ регулятора задана параметрами Kp и Ti (коэффициентом передачи регулятора и постоянной интегрирования), т.е. настройками регулятора.
Для получения модели ПИД-регулятора (рис. 5,г) необходимо в структуру рис. 5,а добавить параллельную ветвь, содержащую блок Transfer Fcn с соответствующей передаточной функцией (см. формулу ПФ такого регулятора).
а
б
в
г
Рис. 5
Задачи оптимизации
Необходимо найти оптимальные настройки для ПИ- и ПИД-регуляторов при воздействиях на оба входа системы. Воздействия подавать по очереди:
|
|
|
· на вход по заданию;
· на вход по возмущению.
Ограничения на переходные процессы при этом будут различными.
При подаче единичного скачка на вход по заданию выходной сигнал стремится к единице. Время регулирования первоначально установить равным десяти значениям, а время нарастания – двум значениям транспортного запаздывания.
После окончания процесса оптимизации с одним вариантом ограничений на переходный процесс необходимо ужесточить эти ограничения (первоначально уменьшать время нарастания, затем уменьшать время регулирования) и повторить процесс оптимизации. И так до тех пор, пока дальнейшая оптимизация станет невозможной.
При подаче единичного скачка на вход по возмущению выходной сигнал стремится к нулю, т.е. необходимо установить ограничения разных знаков на значения переходного процесса, для чего следует выбрать пункты Options → Y-Axis и установить в окне Response Axis Limits в верхней строке [-0.5 1.3]. Время регулирования и время нарастания следует устанавливать, как и в предыдущем случае с последующим ужесточением требований на переходный процесс.
Значения начальных настроек регулятора взять из лабораторной работы «Проектирование одноконтурной САР».
|
|
|
Следовательно для оптимизации необходимо создать четыре схемы моделей:
· с ПИ-регулятором и единичным сигналом на входе по заданию;
· с ПИ-регулятором и единичным сигналом на входе по возмущению;
· с ПИД-регулятором и единичным сигналом на входе по заданию;
· с ПИД-регулятором и единичным сигналом на входе по возмущению.
Содержание отчета
В отчете должны быть приведены:
· исходные данные;
· четыре схемы;
· переходные процессы и соответствующие им значения настроек блока регулирования.
В отчете не должно быть лишней информации из командного окна MATLAB.
Дата добавления: 2018-04-15; просмотров: 517; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!