Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 18)

К электрическим объектам регулирования относятся устройства, в которых осуществляется регулирование тех или иных электрических величин: напряжения, силы тока, частоты, мощности и т.д. К представителям таких: объектов можно отнести электрические генераторы, электромашинные, электронные, магнитные усилители с регулируемыми коэффициентом усиления и другими параметрами. К электрическим объектам с распределенными параметрами можно от­нести линии электропередач, кабельные линии.

Объекты регулирования, в которых протекают гидравлические и пневматические, процессы, называются гидравлическими и пневматическими объектами (например, трубопроводы, насосы, гидромуф­ты, ресиверы и др.). Регулируемыми параметрами в этих объектах чаще всего являются уровень, давление, разности давлений, рас­ходы жидкостей и газов.

К механическим объектам регулирования относят те объекты, условия движения которых определяются такими величинами, как мас­са, упругость, трение, силы притяжения, механические давления, удар (например, дозировочные устройства, весы, прокатные станы, станки для холодной обработки металлов и др.). В этих объектах регулируются масса, толщина прокатываемого листа, или проволоки, соотношение компонентов, скорость резания» толщина стружки и др.

В самостоятельную группу выделяются движущиеся объекта регулирования, характеризуемые наличием у них собственного двига­теля и способностью перемещаться в пространстве. К ним относят­ся корабли, самолеты, торпеда, ракета, управляемые снаряда и т.д. Параметрами регулирования движущихся объектов являются скорости перемещения, углы, определяющие положение объекта от­носительно земной системы координат.

К объектам регулирования с ядерными процессами относятся различного рода ядерные энергетические установки с управляемыми процессами, реакторы.

Простейшие объекты регулирования имеют один регулируемый па­раметр. Такие объекты называют однопараметровыми. Сложные агре­гаты могут иметь два, три и более регулируемых величины. Такие объект соответственно называются двухпараметровыми, трехпараметровыми, многопараметровыми.

Несмотря на большое разнообразие встречающихся в практике объектов регулирования, имеются некоторые общие свойства, по ко­торым можно объединять объекты с различным физическим содержа­нием - это динамические характеристики объектов регулирования.

По виду динамических характеристик, объекты регулирования де­лятся на статические и астатические, которые могут быть объекта­ми нулевого, первого, второго, третьего и более высоких порядков в зависимости от порядка дифференциального уравнения, описываю­щего процессы в объекте. Если объекты по-разному реагируют на входные возмущения различно величины, или знака, то дифферен­циальные уравнения, описывающие процессы в таких объектах, будут нелинейными, а сами объекты тоже будут называться нелинейными. Строго говоря все реальные объекты являются нелинейными, однако если в рабочем диапазоне изменения входных и выходных величин характеристики объектов близки к линейным, то такие объекты обыч­но считаются, линейными.

Идентификация объектов по временным характеристикам. Определение кривой разгона объекта по его импульсной характеристике.

Кривые разгона, как уже было отмечено, снимаются обычно экспериментально. После установления стабильного режима работы регулируемого объекта производится быстрое перемещение одного из регулирующих органов и регистрируется изменение во времени всех регулируемых величин объекта, на которые действует выбранное возмущение. В процессе проведения опыта, следует предотвратить возникновение других возмущений.

Величину возмущения выбирают на основании конкретных усло­вий работы исследуемого объекта. Она должна быть достаточно большой для того чтобы мелкие посторонние возмущения, неизбеж­ные во время работы объекта, не исказили характера изменения регулируемых величин. Однако слишком большие отклонения регулирующего органа также, нежелательны так как они могут привести к сильным нарушениям режима работы объекта. _;Кроме того _:в этом случае в .характеристиках могут появиться нелинейныеe зависимости..

При снятии характеристик необ-мо указать начальный установившийся режим, в окрестности к-го производился опыт, a также величину возмущения при обработке записей желательно провести расчет приведя переходную функцию к единичному возмущению. Опыты следует повторять до тех , пока не будут получены достаточно сходные результаты. По полученным данным строятся усредненные графики. Особо тщательно нужно следить точной записью кривых разгона в их начальной части при малых отклонениях регулируемых величин от начального состояния. Объясняется это тем, что при работе системы отклонения регулируемых величин не могут быть большими. Для болёе полной оценки динамических свойств объекта кривые разгона следует снимать при различных уставившихся режимах (например, при минимальной, средней и максимальной нагрузках регулируемого объекта). Нужно также изменять направление действия возмущения (перемещать регулирующий орган в сторону его открытия и в сторону закрытия). При этом могут быть выявлены нелинёйности и несимметричности ОР, которые должны учитываться при расчете системы.

Определение кривых разгона объектов регулирования по импульсным характеристикам.

Часто в условиях эксплуатации бывает невозможно снять кри­вую разгона при продолжительном возмущении достаточно большой величины. В этом случае снимают так называемую импульсную харак­теристику, а затем по ней находят кривую разгона. Для определения импульсной характеристики на вход объекта подается возмущение в виде прямоугольного импульса достаточно большой амплитуды и записывается изменение регулируемого пара­метра (рис.1). Реакция объекта на таксе возмущение (кривая y_и ) называется импульсной характеристикой объекта. Если исследуемый объект линейный, то на основании принципа суперпозиции импульсную характеристику можно представить , как реакцию объекта на два скачкообразных возмущения, направленных в противоположные стороны и сдвинутых на время . Кривая есть результат действия скачкообразного возмущения 1, кривая возмущения - возмущение 2. Отсюда следует, что для построения интере­сующей нас кривой разгона надо, начиная с момента времени , в который было снято возмущение, добавлять к импульсной характеристике вычисленные значения кривой разгона, сдвинутые на отрезок времени назад (рис1.в).

Идентификация динамических систем. Активные и пассивные методы идентификации.

Адаптивные системы характеризуются возможностью оценивать не наблюдаемые переменные процессы, прогнозировать состояние процесса, при имеющихся или выбираемых управляющих и автоматически синтезировать оптимальность стратегии управления.

Все эти задачи решаются с применением математических моделей процесса. Поэтому создание ее в современной теории управления играет первостепенную роль. Под математической моделью здесь понимается оператор связи между функциями входных и выходных сигналов процесса. Задачи связанные с созданием математической модели целесообразно решать в 2 этапа:

На первом этапе на основе априорных сведений о физико-химических изменениях происходящих в процессе, составляется исходная модель. Обычно эта модель содержит неизвестные величины т.е. параметры, получение которых на основе априорных знаний слишком сложно или даже невозможно. Эта модель иногда содержит некоторые элементы структуры, целесообразность включения которых не является очевидной. Таким образом после первого этапа необходим второй. В ходе которого на основе наблюдения за входом и выходом переменного процесса определяются неизвестные параметры процесса и решается вопрос о выборе структуры модели.

В решении задачи второго этапа существенную роль играет эксперимент, а также наблюдение при этом за входными и выходными сигналами объекта. Путем обработки полученных наблюдений определяется структура модели и ее параметры. Этот второй этап и принято называть идентификацией.

При создании системы управления на этапе идентификации должны быть решены следующие вопросы:

1. Какой метод выбрать для идентификации.

2. Как выполнить сбор данных и как использовать эти полученные данные в промышленных условиях.

3. Как оценить качество полученного результата.

4. Как влияет точность полученного результата на качество оценивания ненаблюдаемых переменных объекта.

Активные и пассивные методы идентификации.

Задачей идентификации динамических систем в том числе и объектов регулирования заключается в оценке по результатам наблюдения за изменениями входных и выходных величин математических моделей технических систем.

Методы идентификации систем можно разделить на активные и пассивные. Использование активных методов предполагает постановку на действующей системе специальных экспериментов в определенной степени нарушающих нормальный режим работы системы.

Пассивные методы определяемые математическими моделями не требуют специально спланированных экспериментов. Модель системы ищется по результатам наблюдения за его естественными изменениями входных и выходных величин, то обстоятельство, что пассивные методы позволяют получить математическую модель без нарушения хода технологического процесса делают их крайне привлекательными, однако следует иметь в виду, что успешное применение пассивных методов идентификации по данным нормально функционирующей системы, возможно только при выполнении следующих условий:

1. Случайные помехи, искажающие реакцию на выбранное входное воздействие, должны быть независимыми от этого воздействия, в противном случае в составе погрешности оценки динамической характеристики помимо случайной составляющей, которая может быть сведена до допустимо малой величины с помощью методов математической статистики, будет также входить и неустранимая систематическая погрешность.

2. Входное воздействие по которому осуществляется идентификация должно обладать достаточно широким спектром, по крайней мере не меньшим, чем полоса частот в которой требуется оценить динамические характеристики системы.

Необходимо подчеркнуть, что вопреки распространенному мнению, необходимость применения активных методов обусловлена не только тем, что так проще, а объективно реально существующими ограничениями, которые могут сделать задачу идентификации пассивными методами принципиально не решаемой, каким бы ни был современный математический аппарат, обработки результатов наблюдения

Методы аппроксимации кривых разгона объекта.

Имея экспериментально снятую кривую разгона, можно вычислить функцию объекта регулирования. Простейший из них основан на аппроксимации переходной функции объекта некоторой кривой, вид передаточной функции которой известен.

Рассмотрим типовую кривую разгона объекта с самовыравниванием (рис2.5.). Проведем к ней через точку перегиба касательную и обозначим отрезок, отсекаемый касательной на оси абсцисс, буквой , а отрезок от точки пересечения касательной с линией нового установившегося состояния до буквой Т, как это показано на рис. 2.5. Тогда кривую разгона можно приближенно заменить экспонентой (рис.2.7) с постоянной времени Т чистым запаздыванием и установившимся значением y_уст, равным установившемуся значению кривой разгона. Передаточную функцию такой экспоненты

Характеристики

Список файлов ВКР