Расчёт переходных процессов в цифровых АСР

Для синтеза АСР с заданными показателями качества работы необходимо построить переходные процессы для найденных параметров настройки регулятора и принять в качестве оптимальных те, при которых выполняются требования к качеству функционирования ЦАСР. Объект по каналу регулирования имеет передаточную функцию: . По каналу возмущения передаточная функция объекта имеет вид: .

Построим графики переходных процессов, которые будут происходить в системе, при различных возмущающих воздействиях: при изменении задания регулятора температуры на 0,5кг/см², при изменении хода регулирующего органа на 20%. При построении графиков используем найденные настройки регулятора при различных значениях такта квантования.

Рис.4.1Переходный процесс при времени квантования Tkw=0,0143, разных К₃ и изменении задания регулятору

Рис.4.2Переходный процесс при времени такта квантования Tkw=0,0143, разных К₃ и изменении воздействия по каналу возмущения на 20%

Рис.4.3 Переходный процесс при времени квантования Tkw=0,0827, разных К₃ и изменении задания регулятора

Рис.4.4Переходный процесс при времени такта квантования Tkw=0,0827, разных К₃ и изменении воздействия по каналу возмущения на 20%

Рис.4.5 Переходный процесс при времени квантования Tkw=0,151, разных К₃ и изменении задания регулятора.

Рис.4.6 Переходный процесс при времени такта квантования Tkw=0,151, разных К₃ и изменении воздействия по каналу возмущения на 20%.

Результаты анализа переходных процессов в системе регулирования температуры сведем в таблицу 2.

Таблица 2 - Сводные данные по расчёту

	Настройки регулятора	Воздействия
Tkw	к1	к2	к3	U = 1	FW = 20
Δθmах	Y	Тр	Δθmах	Y	Тр
0,0143	0,19	0,0044		0,46	0,33		0,57	0,8
0,234	0,0054	2,116	0,44	0,31	12,5	0,545	0,333
0,288	0,0065	4,232	0,42	0,29		0,525	0,2
0,0827	0,178	0,0243		0,45	0,33		0,573	1,12
0,215	0,029	0,325	0,42	0,29		0,55	0,62
0,233	0,0346	0,65	0,41	0,28		0,535	0,22
0,151	0,156	0,043		0,4	0,296	14,5	0,545	1,096
0,184	0,0487	0,1287	0,4	0,308		0,56	0,867
0,205	0,055	0,257	0,4	0,321		0,575	0,691

Выводы

Проанализировав результаты, приведенные в таблице 2, можно сделать следующий вывод:

За оптимальные настройки регулятора принимаем те настройки, которые обеспечивают заданное качество регулирования при возможно большем значении времени такта квантования T_Kw т.е. при наименьших затратах на управление.

Следовательно, в качестве оптимальных выбираем следующие значения настроенных параметров: K₁ = 0,19; К₂ = 0,0044; К₃ = 0; T_kw⁼0,0143 мин. При этом динамическая ошибка регулирования Δθ _mах =0,46, время регулирования Трег = 12. Степень затухания переходных процессов: по каналу управления , по каналу возмущения .

Остаточное отклонение регулируемого параметра, т.е. величина статической ошибки Δθ _ст = 0. Итак, рассчитанная АСР удовлетворяет требуемым показателям качества работы: динамическая ошибка и время регулирования не превышает заданных (допустимых) значений. Степень затухания Yпереходных процессов близка к расчетной. Статическая ошибка регулирования при использовании ПИД - регулятора равна нулю.

Список литературы

1. Дудников Е.Г. Автоматическое управление в химической промышленности: Учебник для ВУЗов. – М.: Химия, 1987.
2. Ф.Шински. Системы автоматического регулирования химико-технологических процессов. Пер. с англ. М., “Химия”, 1974

3. Цифровая АСР. Пример выполнения расчета в дипломных проектах и методические указания. КГТУ, 2004.

4. Федоров Ю.Н. Основы построения АСУТП взрывоопасных производств. В 2-х томах. Т.1 «Методология». – М.: СИНТЕГ, 2006. – 720с.