Лаб_1. Лабораторная работа 1 Обеспечение инвариантности системы автоматического регулирования

• Название: Лабораторная работа 1 Обеспечение инвариантности системы автоматического регулирования
• Дата: 18.12.2020
• Размер: 0.71 Mb.
• Имя файла: Лаб_1.docx
• Тип: Лабораторная работа; #161910

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего образования

«Сибирский государственный университет науки и технологий

имени академика М.Ф. Решетнева»
Институт информатики и телекоммуникаций

Кафедра автоматизации производственных процессов


Лабораторная работа №1
Обеспечение инвариантности системы автоматического регулирования


Руководитель ___________ Г.И. Чмых

подпись, дата


Обучающийся Бат18-01, 18731008 Д.А.Аглиуллин

номер группы, зачетной книжки подпись, дата


Красноярск 2020

Методы расчета и уменьшения установившейся от возмущающего воздействия
Цель работы: практическое освоение оценки установившейся ошибки и методов её уменьшения.

Задачи работы:

Ознакомиться:

- с методикой расчета установившейся ошибки от возмущающего воздействия;

- с методами уменьшения установившейся ошибки.

Выполнить:

- расчет установившейся ошибки при постоянном возмущении и возмущении, изменяющемся с постоянной скоростью;

- расчет системы, инвариантной к возмущению;

- построение в Vissim^'e схем для исследования установившейся ошибки.

Приобрести навыки:

- экспериментального исследования методов уменьшения установившейся ошибки;

- построения моделей статических, астатических и инвариантных систем в программе Vissim.

2. 
   Задание
   

– Структурная схема системы автоматического регулировани

Собрать систему автоматического регулирования (рисунок 1) в среде VisSim. Передаточные функции звеньев выбрать согласно варианту:


Проверить устойчивость системы, подав задающее воздействие в виде единичного ступенчатого воздействия. Если замкнутая система неустойчива, уменьшить коэффициент усиления К4 так, чтобы перерегулирование было не более 25%.

Рассчитать установившуюся ошибку относительно возмущающего воздействии в системе автоматического регулирования (рисунок 1) при возмущающем воздействии f(t) =f₀ и f(t) =f₀+ f₁t .

Подать возмущающее воздействие f(t) =f₀, измерить установившуюся ошибку, сравнить с расчетной, сделать вывод. При этом задающее воздействие равно нулю.

Подать возмущающее воздействие f(t) =f₀+ f₁t, измерить установившуюся ошибку, сравнить с расчетной, сделать вывод.

Обеспечить инвариантность ошибки к возмущающему воздействию введением компенсирующей цепи (рисунок 2).

Записать условие полной инвариантности к возмущающему воздействию

Определить передаточную функцию относительно выходной величины и ошибки при реализации компенсирующей цепи в виде форсирующего звена первого порядка.

Определить установившуюся ошибку при выполнении компенсирующей цепи в виде реального форсирующего звена .

Собрать схему в среде VisSim, обеспечивающую инвариантность, измерить установившуюся ошибку, сравнить с расчетной, сделать выводы.

Оглавление

1Синтез системы автоматического регулирования в среде VisSim 5

2Определение запасов устойчивости 8

3Рассчет установившейся ошибки относительно возмущающего воздействия в системе автоматического регулирования 9

3.1При возмущающем воздействии f(t) =f0 9

3.2 при возмущающем воздействии f(t) =0,5+ 1t 11

4Обеспечение инвариантности ошибки к возмущающему воздействию путем введения компенсирующей цепи 12

1. 
   Синтез системы автоматического регулирования в среде VisSim
   

– Система построенная в программе VisSim

Из рисунка 2 видно, что в контуре отсутствуют интеграторы, следовательно, система статическая.
Разомкнутый контур:



прямая цепь =1

– связь единичная

Задающее воздействие:
Находим функцию ошибки по задающему воздействию





Статическая ошибка будет равна:




рисунка 1 видно что

– Ошибка по возмущающему воздействию g(t)= 1

ошибка g(t) = 0,3333

2. 
   Определение запасов устойчивости
   

– Логарифмические частотные характеристики с указанными запасами устойчивости

Из рисунка 2, запасы устойчивости

по модулю ΔL=15 дБ,

по фазе γ=75º

3. 
   Рассчет установившейся ошибки относительно возмущающего воздействия в системе автоматического регулирования
   

1. 
   При возмущающем воздействии f(t) =f0
   

Прямая цепь, входом является F(t), выходом E(t)



Находим функцию ошибки по возмущающему воздействию










При постоянном возмущении f(t)=0,5

будет иметь место ошибка.

– Ошибка по возмущающему воздействию f(t)= 0,5

ошибка -0,334

2. 
   при возмущающем воздействии f(t) =0,5+ 1t
   

(f(t))’ =(0,5+ 1t)’ = 1

при t=4 сек

– Ошибка по возмущающему воздействию f(t)= 0,5+t

ошибка снятая с графика в vissim = -3,088

4. 
   Обеспечение инвариантности ошибки к возмущающему воздействию путем введения компенсирующей цепи
   

– САР с дополнительной компенсирующей цепью

W₂(s) – передаточная функция исполнительного устройства;

W₃(s), W₄(s) – передаточная функция усилительно-преобразовательных устройств;

дополнительная (компенсирующая) цепь воздействия включает

W₅(s) – измерительный элемент датчик возмущающего воздействия f(t) и W₆(s) – преобразовательный элемент дополнительной цепи воздействия возмущения f(t).

Эта дополнительная цепь должна компенсировать влияние f(t) на регулируемую координату x(t) и поэтому она называется компенсирующей.

Составим передаточную функцию замкнутой системы по возмущению относительно регулируемой координаты х(t):









Равенство (13) является условием полной инвариантности от f(t).

В данном случае преобразовательный элемент для полной инвариантности должен создавать первую и вторую производную сигнала f(t).
Передаточная функция корректирующей цепи, удовлетворяющая условию



Реализуемая передаточная функция:

– САР с Компенсирующей цепью

– САР с Компенсирующей цепью

Общая ошибка в установившемся режиме = 0,45