ВЫБОР И РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ НАСТРОЙКИ РЕГУЛЯТОРОВ

5 ВЫБОР И РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ НАСТРОЙКИ РЕГУЛЯТОРОВ

Регулятор состоит из элементарных звеньев и включается в цепь обратной связи системы автоматического регулирования. Автоматические регуляторы по своим динамическим свойствам подразделяются: на линейные и нелинейные. При проектировании наиболее часто из линейных регуляторов применяют:

- П – регулятор (пропорциональный регулятор);

- И – регулятор (интегральный регулятор);

- ПИ – регулятор (пропорционально-интегральный регулятор);

- Д – регулятор (дифференциальный регулятор);

- ПД – регулятор (пропорционально-дифференциальный регулятор);

- ПИД – регулятор (пропорционально-интегро-дифференциальный регулятор);

Требования, предъявляемые к регулятору, обусловлены требованиями ко всей системе регулирования. Для обеспечения устойчивости замкнутой системы, при проектировании систем стремятся обеспечивать их устойчивость, так чтобы изменения параметров в некоторых пределах не могло привести к неустойчивости системы. Расчёт параметров настройки регуляторов производится при помощи расширенных частотных характеристик объекта. Расширенные частотные характеристики рассчитываются при подстановке . Одним из методов расчёта, является критерий Найквиста. Этот частотный критерий устойчивости, разработанный в 1932г. Американским учёным Г.Найквистом, позволяет судить об устойчивости замкнутой системы по виду амплитудно-фазовой характеристике. Критерий Найквиста формулируется следующим образом: Если разомкнутая система автоматического управления устойчива, то замкнутая система автоматического управления будет устойчива, если амплитудно-фазовая характеристика разомкнутой системы  не охватывает точку (-1,0). В математической форме условия устойчивости системы по критерию Найквиста следующие:

В данной работе рассмотрено несколько регуляторов, при выборе регуляторов необходимо пользоваться рекомендациями. В целом процедуры расчета регулятора следующие:

1) Имея передаточную функцию объекта (любого порядка с запаздыванием или без него) зададимся величиной , обеспечивающей требуемое качество переходного процесса в замкнутой системе, а также диапазоном и шагом изменения частоты.

2) Рассчитаем значения расширенной частотной характеристики объекта и в явном виде определим параметры настройки регулятора в заданном диапазоне частот.

3) Удовлетворяя фазовым соотношениям, находим по полученным графикам и таблицам оптимальные параметры настройки регуляторов.

Передаточная характеристика имеет вид:

где: - коэффициент передачи при 50%;

 - постоянная времени;

- время запаздывания.

Заменив в выражении для объекта второго порядка величину  на мнимую величину , получим комплексную функцию .

где:  - степень колебательности;

 - диапазон изменения частоты.

Обозначим в формуле вещественные и мнимые части частотной характеристики:

Подставив  и в уравнение, получим:

; ;

Найдём значение  для некоторых частот, результаты вычислений сведем в таблицу.

Таблица 10 - Результаты вычислений

Таблица 11 – Результаты расчёта параметров настройки П – регулятора по расширенным частотным характеристикам

Рисунок 10.1 – АФХ объекта

Рисунок 10.2 –  П - регулятора

Проведем более точное исследование П – регулятора при частоте:

Таблица 12 – Результаты расчёта параметров настройки П – регулятора по расширенным частотным характеристикам

Коэффициент передачи П – регулятора , будем выбирать, при нулевой фазовой составляющей. Таким образом, при , .

Для И – регулятора передаточная характеристика имеет вид:

Заменив комплексную переменную  на  получим выражение вида:

Действительная часть:

Мнимая часть:

Выразим :

и  возьмем из таблицы 10.

Найдём значение  для некоторых частот, результаты вычислений сведем в таблицу:

Таблица 13 – Результаты вычислений

Таблица 14 – Результаты расчёта параметров настройки И – регулятора по расширенным частотным характеристикам

Рисунок 11.1 – АЧХ

Рисунок 11.2 –  И – регулятора

Проведем более точное исследование И – регулятора при частоте:

Таблица 15 – Результаты расчёта параметров настройки И – регулятора по расширенным частотным характеристикам

Коэффициент передачи И – регулятора , будем выбирать, при нулевой фазовой составляющей. Таким образом, при ,

Похожие работы

Автоматическая система регулирования с П-регулятором

Скачать

45149

18

55

... , является то, что в замкнутой системе все физические величины, представляющие воздействие одного звена на другое, связаны в единую замкнутую цепь. Автоматические системы регулирования должны обеспечивать: -   устойчивость системы при любых режимных ситуациях объекта; -   минимальное время регулирования; -   минимальные динамические и статические отклонения регулируемой величины, не выходящие ...

Автоматическая система регулирования температуры

Скачать

25222

0

97

... , поддерживало температуру на нужном уровне. Установка требуемой температуры осуществляется с помощью задатчика (З). 1.2 Описание структурной схемы   Рис. 2. Структурная схема автоматической системы регулирования температуры Входным сигналом системы является напряжение Uз, оно сравнивается с напряжением Uд ≈ Θ, которое действует на выходе датчика. Если Uз ≠ Uд, то ...

Расчет одноконтурной автоматической системы регулирования температуры печи котельного агрегата

Скачать

25997

6

15

... на основе правил Госгортехнадзора с учетом местных условий и особенностей оборудования. Котел должен быть оборудован необходимым количеством контрольно-измерительных приборов, автоматической системой регулирования важнейших параметров котла, защитными устройствами, блокировкой и сигнализацией. Режимы работы котла должны соответствовать режимной карте, в которой указываются рекомендуемые ...

Техническое обеспечение автоматической системы регулирования качества стабильного гидрогенизата

Скачать

13502

1

3

... системой: время наработки на отказ системы увеличилось на 2,73%. Вывод В ходе курсовой работы было произведено техническое обеспечение автоматической системы регулирования качества стабильного гидрогенизата. Были выбраны средства контроля и регулирования и обоснован их выбор. Был произведен расчет надежности контура регулирования, и предложена схема для резервирования самого ненадежного ...