ФЭА / АИТ / Лабораторная работа № 2 по АТП и П «Расчет настройки каскадной САР методом незатухающих колебаний и оценка качества процессов регулирования»
(автор - student, добавлено - 22-11-2013, 21:47)
СКАЧАТЬ:
Министерство образования РТ Альметьевский Государственный Нефтяной Институт Кафедра АИТ Лабораторная работа № 2 по АТП и П «Расчет настройки каскадной САР методом незатухающих колебаний и оценка качества процессов регулирования» Альметьевск 2007 ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ Для повышения качества регулирования объектов с существенными инерционными свойствами и большим запаздыванием применяют каскадные САР. Применение каскадной САР возможно в случае, если: - имеется промежуточная регулируемая переменная z, зависящая от того же самого регулирующего воздействия хр, что и основная регулируемая переменная у; - промежуточный канал регулирования (µ - z) является более быстродействующим, чем основной канал (µ - y), т. е. рабочая частота регулятора промежуточной переменной выше рабочей частоты регулятора основной переменной. Предполагается, что возмущение хв действует по тому же каналу, что и регулирующее воздействие хр регулятора. Структурная схема каскадной САР приведена на рис. 1. Регулятор Р1 является стабилизирующим (внутренним, вспомогательным), регулятор Р2 -корректирующим (внешним, основным). Регулирующее воздействие, вырабатываемое регулятором Р2, является заданием регулятору Р1. Рис. 1 На рис. 1. приняты следующие обозначения: µ - вход объекта; Y - основной регулируемый параметр; Z – вспомогательный (промежуточный) регулируемый параметр; Wµy(p) – передаточная функция объекта по основному каналу; Wµz(p) – передаточная функция объекта по промежуточному каналу. При этом двухконтурную каскадную систему (рис. 2) представляют в виде сочетания двух одноконтурных систем, в состав которых входят так называемые «эквивалентные объекты». Рис. 2 Передаточная функция эквивалентного объекта в одноконтурной САР с регулятором Р2 (рис. 18) определяется выражением: Если на рабочей частоте выполняется условие: , то передаточная функция эквивалентного объекта для регулятора Р2 равна: . Моделирование одноконтурной и каскадной САР на ЭВМ Построим графики переходных процессов для одноконтурной и каскадной САР при ХВ=1. Моделирование каскадной САР происходит по следующему алгоритму: - вход объекта: ; ; - уравнение объекта по каналу вспомогательной переменной : ; ; ; ; - уравнение объекта по основному каналу : ; ; ; ; ; ; ; - вход регулятора : ; - уравнение регулятора : . - уравнение регулятора : РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ Задача: Заданы передаточные функции объекта по основному и промежуточному каналам: Необходимо рассчитать параметры настройки основного и вспомогательного регуляторов методом незатухающих колебаний. Смоделировать каскадную САР на ЭВМ, построить графики переходных процессов и провести сравнительный анализ качества переходных процессов в одноконтурной и каскадной САР. Решение: В качестве регулятора выбираем П-регулятор, а регулятора - ПИ-регулятор. 1. Определяем передаточную функцию эквивалентного объекта для регулятора : Итак . 2. Определяем настройки регулятора методом Циглера-Никольса. АФХ эквивалентного объекта в показательной форме: . Система уравнений для расчёта и имеет вид: откуда ; Настроечные параметры регулятора равны: 3. Рассчитываем настройки регулятора . Передаточная функция эквивалентного объекта для регулятора P1: АФХ эквивалентного объекта в показательной форме: Система уравнений для расчёта и имеет вид: откуда ; 4. Проверим правильность выполнения условия (2): 5. Рассчитаем параметры настройки ПИ-регулятора для одноконтурной САР с использованием передаточной функции объекта по каналу регулирующего воздействия методом Циглера-Никольса. откуда ; Настроечные параметры ПИ-регулятора для одноконтурной САР равны: 6. Составим программу моделирования одноконтурной САР на ЭВМ при Хв=1. 7. Составим программу моделирования каскадной САР на ЭВМ при Хв=1. 8. Построим графики переходных процессов и проведем сравнительный анализ качества переходных процессов в одноконтурной и каскадной САР. Прямые показатели качества переходных процессов Каскадная Одноконтурная Время пп, сек. 200 600 Статическая ошибка 0 0 Максимальное отклонение 0,16 0,77 Время достижения максимального отклонения, сек 100 90 Выводы: на основании результатов моделирования можно сделать вывод, что в некоторых случаях применение каскадной САР по сравнению с одноконтурной является более целесообразным, т.к. позволяет получить лучшие значения качественных показателей. Похожие статьи:
|
|