ANDR_WOR (Работа комбинированной автоматической системы управления)

Содержание
1.Задание
2.Проведение эксперимента
3.Индентификация каналов методом Симою и проверка аппроксимации
4.Расчет оптимальных настроек регулятора одноконтурной системы
5.Расчет оптимальных настроек регулятора каскадной системы
6.Расчет компенсирующего устройства
7.Расчет оптимальных настроек регулятора одноконтурной системы реального объекта
8.Расчет оптимальных настроек регулятора каскадной системы реального объекта
9.Расчет компенсирующего устройства реального объекта
10.Анализ переходных процессов
11.Перечень файлов
12.Список программного обеспечения

1.Задание
Исследовать работу комбинированной автоматической системы управления в целом и её отдельных контуров. Провести расчет оптимальных настроечных параметров регуляторов САР и провести реализацию полученных результатов на реальном объекте – Ремиконт-120.
Комбинированная система управления
1 – основной канал (Wоб(S));

2 – внутренний канал (Wоб1(S));
3 – канал по возмущению (Wов(S)).

2.Проведение эксперимента
Для проведения эксперимента на Р-120 собираем 3 модели: по основному каналу, по внутреннему каналу и по каналу возмущения.

2.1 Проведение эксперимента по основному каналу

Для снятия кривой разгона подаем на алгоблок 1.1 возмущающее воздействие амплитудой 10% и снимаем с этого алгоблока кривую разгона .Заносим кривую в файл VIT1.После интерполяции по 5 точкам и нормирование получаем кривую разгона , представленную в таблице /см. табл. 2.1/

2.2 Проведение эксперимента по внутреннему каналу

Для снятия кривой разгона по внутреннему каналу проводим такие же действия ,что и при снятии первой кривой. Полученную кривую разгона заносим в файл VIT2.После обработки кривой результаты заносим в таблицу /см. табл. 2.2/
табл 2.2 Нормированная кривая разгона

2.3 Проведение эксперимента по каналу возмущения

Для снятия кривой разгона по каналу возмущения проводим такие же действия ,что и при снятии первой кривой. Полученную кривую разгона заносим в файл VIT2.После обработки кривой результаты заносим в таблицу /см. табл. 2.3/
табл 2.3 Нормированная кривая разгона

3.Идентификация каналов и методом Симою и проверка аппроксимацию

3.1 Основной канал
В программе ASR по нормированной кривой разгона ( исключая запаздывание ) получим значения площадей :
F1=6.6627;
F2=14.5831;
F3=7.1130.
Т.о передаточная функция объекта:W(s)_об=1/14.583*s²+6.663*s+1
Проведем проверку аппроксимации , т.е. найдем статическую ошибку нормированной кривой разгона от кривой разгона , полученной по переходному процессу . Воспользуемся преобразованиями по Карлону-Хевисайда и теорему разложения .
В результате получим :
корни характеристического уравнения :14.583*S²+6.663*S+1=0
S₁=-0.228+j0.128
S₂=-0.228-j0.128
Вещественная часть корней отрицательна , следовательно можно сделать вывод об устойчивости объекта.
Переходной процесс объекта имеет вид :
y(t)=1+2.046*cos(4.202-0.128*t)*e^-0.228*t
В это уравнение подставляем значение t ,получаем график переходного процесса по основному каналу (аппроксимированная кривая разгона )
табл. 3.1 Аппроксимированная кривая разгона

Сравнение нормированной кривой разгона и полученного переходного процесса по основному каналу и будет являться проверкой аппроксимации объекта управления.
Расчетная формула : (h(t)-y(t))*100/h(y)
Максимальное отклонение составляет (0.0533-0.0394)*100/0.0533=26%
Полная передаточная функция ( включая звено чистого запаздывания ) имеет вид: W(s)_об=1*e^-6*s/14.583*s²+6.663*s+1

3.2 Внутренний канал
В программе ASR по нормированной кривой разгона получим значения площадей
F1=8.508;
F2=19.5765;
F3=0.4436.
Т.о передаточная функция объекта:
Проведем проверку аппроксимации , т.е. найдем статическую ошибку нормированной кривой разгона от кривой разгона , полученной по переходному процессу . Воспользуемся преобразованиями по Карлону-Хевисайда и теорему разложения .
В результате получим :W(s)об1=1/19.576*s²+8.508*s+1
корни характеристического уравнения :19.576*S²+8.508*S+1=0
S₁=-0.21731+j0.06213
S₂=-0.21731-j0.06213
Вещественная часть корней отрицательна , следовательно можно сделать вывод об устойчивости объекта.
Переходной процесс объекта имеет вид :
y(t)=1+3.638*cos(4.434-0.062*t)*e-^0.217*t
В это уравнение подставляем значение t ,получаем график переходного процесса по основному каналу (аппроксимированная кривая разгона )
табл. 3.2 Аппроксимированная кривая разгона

При сравнении кривых разгона получаем максимальное отклонение :
(0.0345-0.0321)*100/0.0345=7%

3.3 Канал по возмущению
В программе ASR по нормированной кривой разгона получим значения площадей
F1=5.8678;
F2=8.1402
F3=-4.8742.
Составляем систему уравнений:
a1=5.868+b1
a2=8.14+b1*5.688
0=-4,874+b1*8.14
Откуда b1=0.599 , a1=6.467 , a2=11.655
Т.о передаточная функция объекта:W(s)ов=0.599*s/11.655*s²+6.467*s+1
Проведем проверку аппроксимации , т.е. найдем статическую ошибку нормированной кривой разгона от кривой разгона , полученной по переходному процессу . Воспользуемся преобразованиями по Карлону-Хевисайда и теорему разложения .
В результате получим :
корни характеристического уравнения :11.655*S²+6.467*S+1=0
S₁=-0.27743+j0.09397
S₂=-0.27743-j0.09397
Вещественная часть корней отрицательна , следовательно можно сделать вывод об устойчивости объекта.
Переходной процесс объекта имеет вид :
y(t)=1+2.605*cos(4.318-0.094*t)*e^-0.277*t
В это уравнение подставляем значение t ,получаем график переходного процесса по основному каналу (аппроксимированная кривая разгона )
табл. 3.2 Аппроксимированная кривая разгона

При сравнении кривых разгона получаем максимальное отклонение :
(0.0966-0.0746)*100/0.0966=22.5%

4.Расчет оптимальных настроек регулятора одноконтурной системы
Важным элементом синтеза АСР технологического процесса является расчет одноконтурной системы регулирования . При этом требуется выбрать структуру и найти числовые значения параметров регуляторов . АСР образуется при сочетании объект регулирования и регулятора , и представляет собой единую динамическую систему.
Расчет настроек АСР методом Ротача.
Передаточная функция объекта по основному каналу имеет вид:
W(s)_об=1*e^-6*s/14.583*s²+6.663*s+1
В программе Linreg производим расчет оптимальных настроечных параметров ПИ регулятора:
Kп=0.51007;
T_и=5.32345;
w_кр=0.14544.
Cмоделируем в пакете SIAM переходные процессы одноконтурной системы по управляющему и по возмущающему воздействию.

Структурная схема одноконтурной системы по управляющему воздействию

W(s)=1/(14.583*s²+6.663*s+1)

K=Kп=0.51007

K/S=Kп/T_и=0.0958

K=1,T=6

Переходной процесс

Перерегулирование – 26%

Время затухания – 65с

Степень затухания – 1

Структурная схема одноконтурной системы по возмущающему

воздействию

W(s)=1/(14.583*s²+6.663*s+1)

K=Kп=0.51007

K/S=Kп/T_и=0.0958

K=1,T=6

Перерегулирование – 82%

Время затухания – 65с

Степень затухания – 0.93

5. Расчет оптимальных настроек каскадной системы

5.1 Расчет настроек по внутреннему каналу
Передаточная функция объекта по внутреннему каналу имеет вид:
W(s)об1=1/19.576*s²+8.508*s+1
Расчет настроечных параметров регулятора производим методом Ротача в программе Linreg . Результаты :

Kп=4.06522

Т_и=7.26837

w_кр=0.4151
В пакете Siam смоделируем переходные процессы по управляющему и по возмущающему воздействию .

Структурная схема внутреннего канала по управляющему воздействию

W(s)=1/(19.576*s²+8.508*s+1)

K=Kп=4.06522

K/S=Kп/T_и=0.5593

Переходной процесс

Перерегулирование – 29%

Время затухания – 9с

Степень затухания – 0.86

Структурная схема внутреннего канала по возмущаеющему

воздействию

W(s)=1/(19.576*s²+8.508*s+1)

K=Kп=4.06522

K/S=Kп/T_и=0.5593

Переходной процесс

Перерегулирование – 21%

Время затухания – 13с

Степень затухания – 0.86

5.2 Выбор и расчет передаточной функции эквивалентного объекта
Настроечные коэффициенты для регулятора Р1 рассчитываются, как настройки для внутреннего контура . Настроечные коэффициенты для регулятора Р2 рассчитываются по передаточной функции эквивалентного объекта .

Сравнивая время затухания переходных процессов внутреннего и основного контуров определяем , что Wэкв соответствует виду : W_экв(s)=W_об(s)/W_об1(s) ,
где W_об(s)=1*e^-6*s/(14.583*s²+6.663*s+1),
W_об1(s)=1/(19.576*s²+8.508*s+1).
После проведенных расчетов получаем :

W_экв(s)=(19.576*s²+8.508*s+1)*e-^6*s/(14.583*s²+6.663*s+1)

5.3 Расчет оптимальных настроек внешнего регулятора .
В программе Linreg вводим передаточную функцию эквивалентного объекта и получаем значения оптимальных настроек регулятора Р2 .

Kп=0.19898

Т_и=1.44671