ргр. Расчетнографическая работа По дисциплине Идентификация и моделирование объектов автоматизации моделирование динамики систем автоматического регулирования

• Название: Расчетнографическая работа По дисциплине Идентификация и моделирование объектов автоматизации моделирование динамики систем автоматического регулирования
• Дата: 13.09.2022
• Размер: 243.3 Kb.
• Имя файла: Dokument_Microsoft_Word_7__kopia.docx
• Тип: Документы; #674151

Министерство образования и науки Украины

Одесский Университет «Национальная Морская Академия»

Кафедра ТАУ и ВТ
Расчетно-графическая работа

По дисциплине: «Идентификация и моделирование объектов автоматизации»

МОДЕЛИРОВАНИЕ ДИНАМИКИ СИСТЕМ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ



Выполнил курсант

Вариант 22

Одесса 2016

Задание

Передаточная функция объекта регулирования:



Регулятор выбираем двухимпульсный пропорциональный с передаточной функцией:



Измерительное устройство при использовании двухимпульсного регулятора принимается безинерционным с коэффициентом передачи, равным 1.

Измерительное устройство 2 будет иметь следующую передаточную функцию.



Усилительное устройство является безинерционным с коэффициентом передачи Ку.у

Исполнительное устройство имеет ограничение выходного сигнала на уровне 1,25 отн. ед. оно полагается аналоговым с передаточной функцией



В канале передачи управляющего воздействия учитывается люфт

В качестве возмущающего воздействия используем единичное изменение возмущения по линейному закону.
Модельное исследование выполняется при следующих базовых значениях

переменных:

Tоб=3с. Кр=2 Тис.у=0,1

Тн0,4 с. Кн=0,15

Ку.у=0,02 Ти.у2=0,02


2. Структурная схема САР



Рис. 1. Структурная схема САР

где: -выходная функция ;

-возмущающее воздействие;

-регулирующее воздействие;


4. Статический расчет.

В статическом режиме сигнал на выходе из ОР должен равняться – 1 ,а на входе интегрирующей части ОР, соответственно, сигнал должен равняться нулю. Исходя из этого на входах и выхода остальных устройств системы начальные условия будут нулевые, а сигнал уставки регулятора равен – 1.



Рис. 2. Структурная схема САР с учётом начальных условий.


4. Моделирование переходных процессов в САР. Оптимизация


Рис. 3. Переходные процессы при начальных значениях параметров настройки регулятора.

Выбор значений параметров настройки зависит от критерия оптимизации – минимальный динамический заброс, и условия что колебательность не должна превышать 5%
Таблица 1. Варьирование при постоянном

		Статическое отклонение–, %	Динамический заброс-–, %	Колебательность-psi,%
2	0.02	48	0.52	0
1.9	0.02	51	0.32	0
1.8	0.02	54	0.15	0
1.7	0.02	57	0.05	0
1.6	0.02	61	0	0

Данным варьированием Kp мы добились результата, при котором динамический заброс будет равен 0%


Таблица 2. Варьирование и

		Статическое отклонение–, %	Динамический заброс-–, %	Колебательность-psi,%
1.6	0.02	61	0	0
1.6	0.1	53	0	0
1.6	0.2	43	0	0
1.6	0.4	23	0	0
1.535	0.55	10.15	0	0

При дальнейшем варьировании Kр наш регулируемый параметр будет иметь колебания и динамический заброс, поэтому в качестве оптимальных настроек выбраны

По полученным данным построим графики зависимости статического отклонения от Kp:


Рис. 4. График зависимости  от Kp


По полученным данным построим графики зависимости статического отклонения от Kyy:

Рис. 4. График зависимости  от Kyy



Рис. 6. Переходные процессы при оптимальных значениях параметров настройки регулятора.


1)Сформируем центрированный случайный сигнал спектральная плотность которого описывается выражением путем подачи белого шума на соответствующий фильтр. (А=2, В=2)

Записав сигнал, подаваемый на вход САР, с помощью приемника Scope в память, обработали его и проверили совпадение теоретически заданной кривой спектральной плотности и экспериментально регистрируемой.

> > W=tf(sqrt(3),[sqrt(3) 1]);

>> B=bandwidth(W)

B =

0.5760

>> T=2*pi/B

T =

10.9087

>> t=T/100

t =

0.1091



Рис.7 Проверка совпадений теоретически заданной кривой и экспериментально регистрируемой

2)Оптимизируем настройки регулятора с целью получения минимальной величины дисперсии выходного сигнала через М-файл.



Таблица 1. Варьирование при постоянном

		Динамический заброс-–, %
2	0.02	3.6178
1.9	0.02	3.6134
1.8	0.02	3.6086
1.7	0.02	3.6019
1.65	0.02	3.5984
1.535	0.02	3.5892

Таблица 2. Варьирование и

		Динамический заброс-–, %
1.535	0.02	3.5892
1.535	0.1	3.5892
1.535	0.2	3.5892
1.535	0.4	3.5889
1.535	0.55	3.5885

Заметим, что изменение Kyy практически не влияет на изменение динамического заброса, поэтому построим график зависимости  от Kpp.


Рис. 8 График зависимости  от Kpp
Попробуем еще раз изменить параметры на Kp=1.2, kyy=0.7 и получим, что 3.5506. Данные параметры лучше параметров полученных варьированьем, но сильно велики по отношению к параметрам по заданию.

Выводы

В данной работе были изучены технологии моделирования на цифровой ЭВМ динамики САР. Были разработаны математические модели, алгоритма и программа расчета для ЭВМ. Формирование математической модели производится на базе общей функциональной схемы с заданными параметрами для её элементов. Построение структурной схемы основывается на составлении дифференциальных уравнений и сопровождается статическим расчётом. В расчетно-графической работе была проведена оптимизация параметров настройки регулятора по заданному критерию – минимальный динамический заброс и колебательность не должна превышать 0.05 отн.ед. Так же был сформирован центрированный случайный сигнал, благодаря которому был построен экспериментальный график и был сравнен с теоретическим графиком. Были оптимизированы настройки регулятора, благодаря которым была получена минимальная величина дисперсии. Варьирование регулируемых параметров и их результаты были отображены графически.