Уточнение настроечных параметров регулятора и получение переходных характеристик по каналам «Хз-Х» и «Z-X»

Для замкнутой линейной системы управления (рис. 1.) с отрицательной обратной связью выбрать настроечные параметры регулятора, обеспечивающие требуемое качество переходного процесса по указанному каналу воздействия. Структурная схема системы управления представлена на рисунке.

Рисунок 12 - Алгоритмическая схема системы регулирования

В схеме реализован регулятор, работающий по ПИ-закону регулирования.

Реализация данной схемы управления на Control System Tool Box выглядит следующим образом:

% создаем описание звеньев всей системы;

sys1=tf([0.14], [1]); %описание W1

sys2=tf([1], [15.3 1]); %описание W2

sys3=tf([2], [4 7 1]); %описание W3

sys4=tf([7 1], [10 1]); %описание W4

sys5=tf([2], [7 1]); %описание W5

sys6=tf([3], [1 0]); %описание W6

sys=append (sys1, sys2, sys3, sys4, sys5, sys6); %объединяем звенья=[1 -6 0 0 0; %задаем соединения звеньев

1 0 0 0;

1 2 -4 -5;

3 0 0 0;

4 0 0 0;

5 0 0 0];

inputs=[1,6]; %Задаем входы системы по каналам «Хз-Х» и «Z-X»

outputs=[6];%задаем выходы системы по каналам регулирования

system=connect (sys, Q, inputs, outputs); %объединяем систему с помощью Connect;(system, [0:.1:100])%построение передаточной функции системы; %построение сетки на графике

Рисунок 13 - Переходная характеристика замкнутой системы по основному каналу с расчетными значениями настроечных параметров регулятора

Процесс с 20% перерегулированием, допускает перерегулирование до 20%.

Поиск оптимальных значений я начал с расчетных значений. И путем подбора мне удалось найти оптимальные значения параметров, при которых обеспечивается переходный процесс с перерегулированием 20%.

Kp=0.047 и Ти=30. Подставляя данные значение вместо прежних, мы получим следующие переходные характеристики:

Рисунок 14 - Переходные характеристики замкнутой системы по каналам «Хз-Х» (слева) и «Z-X» (справа) с оптимальными значениями настроечных параметров регулятора.

Оценка показателей качества:

;

tп=90с; - по графику;

Проверка результатов в Simulink

Рисунок 15 - Расчетная схема цифровой модели системы управления для системы Simulink

Рисунок 16 - Переходные характеристики замкнутой системы по каналам «Хз-Х с оптимальными значениями настроечных параметров регулятора.

Рисунок 17 - Переходные характеристики замкнутой системы по каналам «Хз - «Z-Xс оптимальными значениями настроечных параметров регулятора.

Я нашел оптимальные настроечные параметры регулятора, которые обеспечивают требуемое качество переходного процесса по обоим каналам управления и проверила в Simulink результаты идентичные. Перерегулирование имеет приемлемую для нас величину и составляет 20%.

Заключение

Целью данной работы являлось закрепление знаний полученных при изучении дисциплины «Моделирование систем управления», «Теория автоматического управления». Я считаю, что знания были закреплены. В 1-ом разделе данной работы я преобразовывал исходную алгоритмическую схему объекта с целью выделения внутреннего и внешнего контура, определял их устойчивость с помощью критерия устойчивости Найквиста. Также определял запасы устойчивости. Во 2-ом разделе я составил цифровую модель объекта с помощью программных продуктов Control System Toolbox и Simulink. В 3-ем разделе необходимо было переходной характеристике объекта придать бесколебательный характер путем изменения параметров входящих в него звеньев. Нам это удалось сделать с помощью изменения параметра 1-го и 2-го звеньев. Результатом выполнения 4-ого раздела являлась аналитическая проверка результатов моделирования. После её выполнения результаты проверки и моделирования совпали, что говорит об адекватности модели объекту. В 5-ом разделе я выполнил аппроксимацию переходной характеристики объекта, полученной в 3-ем разделе. Графо-аналитическим способом определил параметры аппроксимирующего объекта. По этим данным вычислил настроечные параметры регулятора. В 6-ом разделе соединил регулятор и объект в одну систему и получил график переходного процесса по основному каналу. Подобрал оптимальные значения настроечных параметров регулятора, которые обеспечивают требуемое качество переходного процесса.

Интересное из раздела

Взаимодействие сигналов контроля в сети NGSDH с трактами VC-12
Телекоммуникации всегда были одной из бурно развивающихся отраслей. С момента зарождения и до нашего времени, сети электросвязи прошли через целый ряд революц ...

Цифровой КИХ-фильтр для частотной селекции измерительных сигналов
Цифровой фильтр (ЦФ) - устройство, пропускающее, либо подавляющее заданные в цифровой форме сигналы в определенной полосе частот. В отличие от аналоговых фильтров, у кото ...

Расчет характеристик сигналов и каналов связи
На современном этапе развития перед железнодорожным транспортом стоят задачи по увеличению пропускной и провозной способности, грузовых и пассажирск ...