ЛР_3 (Лабораторные работы)

Описание файла

Файл "ЛР_3" внутри архива находится в следующих папках: Лабораторные работы, Лаба 2. Документ из архива "Лабораторные работы", который расположен в категории "лабораторные работы". Всё это находится в предмете "теория управления" из пятого семестра, которые можно найти в файловом архиве МГТУ им. Баумана. Не смотря на прямую связь этого архива с МГТУ им. Баумана, его также можно найти и в других разделах. Архив можно найти в разделе "лабораторные работы", в предмете "теория управления" в общих файлах.

Онлайн просмотр документа "ЛР_3"

Текст из документа "ЛР_3"

Лабораторная работа 3.

Линейные системы. Изучение ПИД-регулятора. Настройка регулятора методом Зиглера-Николса.

Цель работы:

Изучить структуру и характеристики ПИД-регулятора и настройку его параметров методом Зиглера-Николса.

Теоретические сведения:

Регулятор — это устройство, которое управляет величиной контролируемого параметра. Регуляторы используются в системах автоматического регулирования. Они следят за отклонением контролируемого параметра от заданного значения и формируют управляющие сигналы для минимизации этого отклонения.

На Рис.3.1 изображена типовая схема объекта управления с регулятором.

Рис.3.1. Типовая схема объекта управления с регулятором.

Пропорционально-интегрально-дифференциальный (ПИД) регулятор – устройство, используемое в системах автоматического управления для формирования управляющего сигнала, являющегося суммой трёх слагаемых: первое – пропорциональное входному сигналу, второе – интеграл входного сигнала, третье – производная входного сигнала (Рис.3.2).

Рис.3.2. Структурно-функциональная схема ПИД-регулятора

Передаточная функция ПИД-регулятора:

(3.1)

, и - настраиваемые параметры пропорциональной, интегральной и дифференциальной составляющих загона регулирования соответственно.

Для настройки ПИД-регулятора существуют два эмпирических метода, предложенные Зиглером (J. G. Ziegler) и Никольсом (N. B. Nichols) в 1941 году [1]. Один из них основан на параметрах отклика объекта на единичный скачок (используется для систем второго порядка). Для расчета параметров ПИД-регулятора используется два параметра и (Рис. 3.3).

Рис.3.3. Переходная характеристика объекта и параметры, необходимые для настройки ПИД-регулятора методом Зиглера-Николса.

Параметры ПИД-регулятора определяются по формулам:

(3.3)

Второй метод Зиглера-Никольса (используется для систем выше второго порядка) в качестве исходных даных для расчета использует частоту , на которой сдвиг фаз в разомкнутом контуре достигает 180°, и коэффициент усиления на этой частоте . Зная параметр , сначала находят период собственных колебаний системы , а затем определяют параметры регулятора по формулам:

- для быстрого ПП

- для нормального ПП (3.4)

- для медленного ПП

На практике и удобнее получа ёть по следующей методике:

  1. Выставить время интегрирования и время дифференцирования на 0.

  2. Выставить небольшой пропорциональный коэффициент усиления и наблюдать протекание переходного процесса САР.

  3. Постепенно увеличивая , найти пороговое значение, при котором начинаются незатухающие колебания (система находится на границе устойчивости).

  4. Принять текущий коэффициент усиления регулятора за , а период колебаний за .

  5. По формулам (3.4) вычислить параметры ПИД-регулятора для требуемой характеристики переходного процесса.

Недостатком методов Зиглера-Никольса является то, что полученные параметры регулятора далеки от оптимальных, а также методы не учитывают требования к запасу устойчивости системы.

Практическая часть.

Открыть программу Work_3.exe.

  1. Ввести числитель и знаменатель передаточной функции объекта управления. Значения соответствуют номеру варианта (таблица вариантов ниже в тексте).

  2. Ввести соответствующие коэффициенты регулятора. Интегральная и дифференциальная составляющие регулятора равны нулю, пропорциональная часть – отличное от нуля небольшое значение.

  3. С помощью коэффициента регулятора добиться незатухающих колебаний в системе.

  4. По текущему значению и периоду автоколебаний определить параметры ПИД-регулятора по формулам (3.4) для быстрого, нормального и медленного переходных процессов.

  5. Ввести вычисленные параметры ПИД-регуляторов в программу и оценить показатели качества переходного процесса (время ПП, перерегулирование).

  6. По показателям качества ПП объяснить, почему варианты настроек называются «быстрый», «нормальный», «медленный».

Список литературы

  1. Журнал «Современные технологии автоматизации», 2008 г., №1. стр.86-99.



Варианты:

Для добавления файла нужно быть зарегистрированным пользователем. Зарегистрироваться и авторизоваться можно моментально через социальную сеть "ВКонтакте" по кнопке ниже:

Войти через
или

Вы можете зарегистрироваться стандартным методом и авторизоваться по логину и паролю с помощью формы слева.

Не забывайте, что на публикации файлов можно заработать.