КНИГИ        регистрация / вход

Анализ и синтез систем автоматического регулирования

СОДЕРЖАНИЕ: Министерство общего и профессионального образования Российской Федерации Новокузнецкий Филиал - Институт Кемеровского Государственного Университета

Министерство общего и профессионального образования Российской Федерации

Новокузнецкий Филиал - Институт Кемеровского Государственного Университета

Кафедра технической кибернетики

Факультет информационных технологий

Выполнил:

студент III курса ФИТ

группы ИАС 98-1

Батенев А. А.

Курсовая работа

По дисциплине "Теория автоматического управления"

"Анализ и синтез систем автоматического регулирования"

Руководитель:

доцент, к. т. н.

Марченко Ю. Н.

Курсовая работа

защищена с оценкой "_________"

_____________________________

(подпись руководителя)

"_____" ________________ 2001 г.

Новокузнецк 2001


Содержание

Введение.......................................................................................................................................................................................... 3

1. Постановка задачи............................................................................................................................................................ 4

2. Синтез системы регулирования........................................................................................................................... 5

2.1. Выбор типа регулятора..................................................................................................................................... 5

2.2. Алгоритм моделирования непрерывной САР на ЭВМ........................................................................ 5

3. Выбор настроек системы регулирования................................................................................................... 7

4. Исследование устойчивости системы......................................................................................................... 9

5. Исследование чувствительности системы.......................................................................................... 12

Вывод................................................................................................................................................................................................ 15

Список литературы............................................................................................................................................................. 16

Введение

Задача синтеза системы автоматического регулирования рассматривается как задача определения наилучшего закона (алгоритма) формирования регулятором регулирующих воздействий в частности, как задача коррекции в нужном направлении динамических свойств регулятора. При этом рассмотрение схем систем автоматического регулирования производится как на основании структурных соображений, т.е. исходя из характера взаимодействия отдельных элементом системы, определяемых лишь видом математического описания этих элементов, так и в связи с физическими особенностями и выполняемыми ими техническими функциями. Практический опыт построения систем регулирования промышленных объектов показывает, что главное значение здесь приобретает не задача выбора алгоритмов функционирования регуляторов, а задачи построения оптимальной схемы получения регулятором текущей информации о состоянии объекта регулирования, которое отражает характер взаимодействий между двумя функциональными основными элементами системы регулирования - объектом и регулятором. Объясняется это тем, что регулирование лишь по конечному эффекту, т.е. путем оценки текущего значения показателя цели регулирования, как правило, не позволяет осуществить поддержание этого показателя на требуемом уровне с требуемой точностью даже при использовании самого совершенного закона регулирования. Связано это в первую очередь с тем, что показатель цели регулирования обычно реагирует на изменение регулирующих воздействий с запаздыванием во времени. В результате информация, заключенная в текущем изменении этого показателя, оказывается в значительной степени обесцененной, так что дальнейшая, пусть даже самая совершенная обработка ее в регулирующих устройствах не может восстановить эти потери. Практически поэтому почти каждая действующая система автоматического регулирования производственных процессов является системой косвенного регулирования, в которой на вход регулятора подается не сам показатель цели регулирования, а соответствующим образом подобранные косвенные величины, связанные с показателем цели регулирования достаточно тесной зависимостью. Таким образом, при разработке автоматических систем регулирования производственных процессов приходится использовать также и информационные методы.

1. Постановка задачи

Дано:


Структура модели объекта управления:

; ; ;

; ; .

Критерий:

Длительность переходного процесса:

Требуется:

1. синтезировать систему регулирования;

2. выбрать тип и настройки регулятора, в соответствии с критерием;

3. исследовать устойчивость системы;

4. исследовать чувствительность системы;

5. сделать вывод.

2. Синтез системы регулирования

2.1. Выбор типа регулятора

Заданную длительность переходного процесса можно обеспечить при использовании регуляторов Смита и Ресвика. В регуляторе Ресвика используется обратная модель объекта содержащая дифференцирующее звено. Наличие дифференцирующего звена увеличивает шум сигнала и может привести к неустойчивости системы. В регуляторе Смита в контуре неявного обращения модели используется прямая модель объекта. Таким образом, синтезируем систему с регулятором Смита.


Для упрощения дальнейшей настройки принимаем .

Идеальная передаточная функция компенсатора контролируемого возмущения определяется из соотношения:

,

Наличие в передаточной функции компенсатора контролируемого возмущения дифференцирующего звена может привести к колебательности управления, поэтому можно остановиться на статической модели:

.

2.2. Алгоритм моделирования непрерывной САР на ЭВМ

Для дальнейшего моделирования системы на ЭВМ необходимо привести все уравнения к дискретной форме.

Инерционное звено первого порядка в дискретной форме примет вид:

;

интегральное звено с отсечкой:

;

ПИ-регулятор:

;

;

Введем в систему промежуточные переменные z1 -z8 :


тогда алгоритм моделирования системы будет выглядеть следующим образом:

цикл по i от 0 до N;

конец цикла по i.

Из условия , получаем и принимаем .

3. Выбор настроек системы регулирования

Для полученной в [2] системы регулирования, время переходного процесса будет определяться значениями коэффициентов и регулятора . Так как заданная длительность переходного процесса достаточно мала, необходима очень точная настройка регулятора. Для настройки регулятора воспользуемся алгоритмом симплекс поиска.

Начальные условия для симплекс поиска:

; ; ;

Результатом симплекс поиска оказалась точка:

; ; ;

Реакция системы на единичное входное воздействие при данных настройках регулятора приведена на рис. 1. Реакция системы на единичное неконтролируемое возмущающее воздействие приведена на рис. 2. Реакция системы на единичное контролируемое возмущение приведена на рис. 3.





4. Исследование устойчивости системы

Для построения областей устойчивости воспользуемся условием, данным в пункте 5 рекомендаций к курсовой работе:

,

где - достаточно большая величина на порядок превышающая величину выходной переменной. Принимаем .


Область устойчивости системы на плоскости коэффициентов регулятора приведена на рис. 4.

Области устойчивости системы на плоскостях , , приведены на рис. 5, 6 и 7 соответственно.



"Неровность" границы областей устойчивости связана с тем, что на интервале моделирования модуль ошибки регулирования расходящегося процесса "не успел" превысить заданную величину. На рис. 8 отображена область устойчивости на плоскости регулятора . Цвет характеризует время переходного процесса (чем ярче точка, тем короче переходный процесс), заштрихованная область – это область, в которой переходный процесс не завершился на интервале моделирования и модуль величины ошибки

не превысил максимального значения.

По рис. 8 можно определить направление расширения области (в сторону "гребней"), в которой, при увеличении интервала моделирования, переходный процесс успеет завершится. Во всех остальных областях устойчивости наблюдается аналогичная картина – лучеобразное расширение области при увеличении интервала моделирования (например, рис. 9 – область устойчивости (T/Tм ; t/tм )).



5. Исследование чувствительности системы


Для исследования чувствительности системы варьируются параметры ; ; на интервале ±50% от номинальной величины при единичном задающем воздействии (рис. 10, 11 и 12) и единичном неконтролируемом возмущении (рис. 13, 14 и 15). Показателем чувствительности были выбраны интегральная ошибка системы (сплошная линия) и время регулирования (штрихпунктирная линия).






Вывод

Исследование чувствительности системы показало, что увеличение отношения при единичном задающем воздействии вызовет резкий скачек времени регулирования, связанный с колебательностью переходного процесса, и незначительно уменьшит интегральную ошибку системы. По этой же причине произойдет скачек времени регулирования при изменении отношения и , но интегральная ошибка увеличится. Уменьшение данных отношений вызовет плавное увеличение времени регулирования.

При единичном возмущающем воздействии уменьшение отношений (приблизительно на 0.95) вызовет резкий спад времени регулирования и последующее его плавное увеличение. При увеличении отношений и будет увеличиваться интегральная ошибка системы и, скачкообразно, время регулирования. Для время регулирования будет увеличиваться плавно.

В обоих случаях, при вариации коэффициентов, интегральная ошибка системы не изменяется более чем на 45%.

Список литературы

1. Ротач В. Я. Расчет динамики промышленных автоматических систем регулирования. – М.: Энергия, 1973. -440с.

2. Анализ и синтез систем автоматического регулирования: Метод. указ. Сост.:
Ю. Н. Марченко: НФИКемГУ. – Новокузнецк, 2001. – 14 с.

СКАЧАТЬ ДОКУМЕНТ

Предложения интернет-магазинов

Внутришкольный контроль. Содержание, формы, процедуры (CD)

  Издательство: Педагогический поиск, 2013 г.

Цена: 385 руб.   Купить

ВНУТРИШКОЛЬНЫЙ КОНТРОЛЬ. СОДЕРЖАНИЕ, ФОРМЫ, ПРОЦЕДУРЫ (ДЛЯ ДИРЕКТОРОВ, ЗАВУЧЕЙ НАЧАЛЬНОЙ ШКОЛЫ, ЗАВУЧЕЙ ПО НАУЧНО-МЕТОДИЧЕСКОЙ РАБОТЕ, ЗАМЕСТИТЕЛЕЙ ДИРЕКТОРА ПО ВОСПИТАТЕЛЬНОЙ РАБОТЕ И КЛАССНЫХ РУКОВОДИТЕЛЕЙ) Организация внутришкольного контроля - один из самых сложных видов деятельности руководителя ОУ, требующий глубокого осознания миссии и роли этой функции, понимания ее целевой направленности и овладения различными технологиями. Именно внутришкольный контроль является тем необходимым -звеном, по итогам которого начинает работать функция регулирования, осуществляющая необходимые коррективы и в аналитическом процессе, и в процессе планирования и организации действия. Цель, содержание и методы коррекционных действий в процессе управления диктует функция контроля, которая, выявляя несоответствие нормам и требованиям, поставляет информацию о том, где, что, как и когда необходимо привести в надлежащий порядок. Выборочность и точность действия функции регулирования всецело будет зависеть от уровня качества проведения внутришкольного контроля. На этом диске представлены различные формы и методы внутришкольного контроля, диагностики и мониторинга: Организация педагогической диагностики в школе. Организация и планирование внутришкольного контроля. Материалы для внутришкольного контроля. Диагностика и анализ образовательного процесса. Теоретические основы, содержание и организация анализа воспитательного процесса. Диагностика и анализ в деятельности заместителя директора по воспитательной работе. Организация аналитической деятельности классного руководителя.


Логика в начальной школе. Умный тренажер

Автор(ы): Беленькая Татьяна Борисовна   Издательство: Феникс, 2015 г.  Серия: Наша началочка

Цена: 111 руб.   Купить

Умный тренажёр - сборник заданий по логике, предназначенный в помощь учителям и родителям как дополнение к программе начальной школы. В нашем пособии последовательно изложены необходимые каждому школьнику логические понятия: сравнение, анализ, синтез, классификация, множество, утверждение и многие другие. Материал излагается от простого к сложному, с использованием дидактических материалов. Логика интересна не только как отдельная наука, это инструмент, необходимый для успешного обучения в целом! Научите ребёнка учиться! 2-е издание.


777 лучших олимпиадных задач по математике. 5-11 классы

Автор(ы): Балаян Эдуард Николаевич   Издательство: Феникс, 2016 г.  Серия: Большая перемена

Цена: 288 руб.   Купить

Книга содержит олимпиадные задачи творческого характера, связанные с программным материалом 5-11 классов и направленные на формирование у учащихся навыков самостоятельной работы и приемов умственной деятельности, таких как анализ, синтез, аналогия, обобщение и др. Ко всем задачам, включенным в книгу, приведены ответы; для остальных - указания и решения. Пособие предназначено прежде всего для учащихся общеобразовательных школ, лицеев, гимназий, для подготовки к олимпиадам различного уровня, а также для учителей математики, студентов - будущих учителей для ознакомления с различными методами решения олимпиадных задач и всех тех, кто любит математику.


Новые олимпиадные задачи по математике для подготовки к ГИА и ЕГЭ. 5-11 классы

Автор(ы): Балаян Эдуард Николаевич   Издательство: Феникс, 2013 г.  Серия: Большая перемена

Цена: 116 руб.   Купить

Книга содержит олимпиадные задачи творческого характера, связанные с программным материалом 5-11 классов и направленные на формирование у учащихся навыков самостоятельной работы и приемов умственной деятельности, таких как анализ, синтез, аналогия, обобщение и др. Ко всем задачам, включенным в книгу, приведены ответы; для остальных - указания и решения. Пособие предназначено прежде всего для учащихся общеобразовательных школ, лицеев, гимназий, для подготовки к олимпиадам различного уровня, а также для учителей математики, студентов - будущих учителей для ознакомления с различными методами решения олимпиадных задач и всех тех, кто любит математику.

ДОБАВИТЬ КОММЕНТАРИЙ  [можно без регистрации]
перед публикацией все комментарии рассматриваются модератором сайта - спам опубликован не будет

Ваше имя:

Комментарий

Все материалы в разделе "Технология"