Синтез системы автоматического регулирования

Министерство образования и науки Украины ОНАПТ Протокол лабораторной работы № 1

студента 3-го курса факультета АЕКСиУ:

Гудзя Сергея Сергеевича Проверила:

Лагерная Светлана Игоревна Одеса 2015

Цель. Провести параметрический синтез САР простейшей структуры на основе инженерных методик по моделям объекта 1-го порядка (без использования процедуры оптимизации). Провести параметрический синтез САР простейшей структуры с использованием процедуры оптимизации и модели объекта 2-го порядка.

Порядок выполнения работы Для всех 4-х полученных вариантов моделей объекта 1-ого порядка, используя методик Копеловича, для заданного преподавателем характера (критерия оптимальности) переходного процесса в разрабатываемой САР (статический апериодический переходной процесс), рассчитываем настроечные параметры 4-х вариантов ПИД-регулятора.

Параметрическая идентификация типовых моделей статических объектов по методике:

1. «Касательной 1»

Настроечные параметры ПИД-регулятора:

=0.8*1.2/2*0.45=1.05 ;

2. «Касательной 2»

Настроечные параметры:

=0.8*0.63/2*0.45=0.55;

3. «Мининой 1»

-/1.2=(1.35−0.55)/1.2=0.66 c;

Настроечные параметры:

=0.8*0.66/2*0.55=0.47 ;

4. «Мининой 2»

-/1.2=(1.35−0.36)/1.2=0.41 c;

Настроечные параметры:

=0.8*0.41/2*0.36=0.52 ;

5. «Ротача»

tп =1.1 c;

Настроечные параметры:

=0.8*0.61/2*0.67=0.35 ;

Переходим в окно «Анализ САР с реальным (виртуальным) объектом» и проводим оценку реального качества САР со всеми вариантами настройки ПИД-регулятора.

Рисунок 2. — Графический результат моделирования переходной характеристики САР, с настроечными параметрами, полученными при помощи методики «касательной 1».

Прямые показатели качества переходного процесса.

Рисунок 3. — Графический результат моделирования переходной характеристики САР, с настроечными параметрами, полученными при помощи методики «касательной 2».

Прямые показатели качества переходного процесса.

Рисунок 4. — Графический результат моделирования переходной характеристики САР, с настроечными параметрами, полученными при помощи методики «Ротача».

Прямые показатели качества переходного процесса.

Рисунок 4. — Графический результат моделирования переходной характеристики САР, с настроечными параметрами, полученными при помощи методики «Мининой 1».

Прямые показатели качества переходного процесса.

Используя представленную ниже схему моделирования САР. Установили для модели объекта 2-ого порядка значения ее параметров, используя меню блока оптимизации (Optimization).

Рисунок 6. — Структурная схема модели к п. 2.1

Установили в меню блока оптимизации, найденные в п. 1.1 параметры ПИД-регулятора (полученные на основании параметров объекта найденных по методике «Мининой 2»), в качестве начальных приближений. Там же задали диапазоны изменения этих параметров при поиске.

Провели параметрическую оптимизацию САР (ПИД-регулятора) по заданному критерию.

Рисунок 7. — Результат параметрической оптимизации параметров ПИД-регулятора.

Рисунок 7. — проверка на грубость (САР грубая) Перешли в окно «Анализ САР с реальным (виртуальным) объектом» и произвели оценку реального качества САР.

Рисунок 8. — Графический результат моделирования переходной характеристики САР, с настроечными параметрами, полученными при помощи методики «Мининой 2».

Прямые показатели качества переходного процесса.

Вывод инженерный методика регулятор настройка Сравнив показатели качества переходных процессов в САР, где расчет настроечных параметров регулятора был выполнен по инженерным методикам, мы сделали вывод что использование данных инженерных методик без последующей оптимизации допустимо, но в определенной сферах производства, например, в пищевой промышленности, где возможны не значительные ошибки. Если же производство требует точных показателей то систему необходимо оптимизировать (например космонавтика).

На практике можно рекомендовать методику идентификации «касательная 2». Из ее преимуществ стоит отметить простоту ее исполнения. А также, метод «Мининой 2», если необходимо получение более точного результат.

Расчет параметров регулятора можно рассматривать как первый вариант этой процедуры Обычно расчет параметров регулятора проводиться по инженерным методикам для определения начальных настроек регулятора. А оптимизатор перебирает множество настроек регулятора, определяя наилучшие параметры регулятора при которых критерий оптимальности будет наилучшим. Поэтому, ПИДрегулятор, с оптимальными параметрами будет подавлять воздействия, возмущений влияющих на объект регулирования, лучше, по сравнению, с ПИД-регулятором, настройки которого рассчитаны по инженерной методике. С этого следует вывод, что САР, разработанная с применением оптимизационной процедуры определения параметров регулятора, имеет преимущество перед САР, параметры регулятора которой определены с помощью лучшей из инженерных методик.