Задание на лабораторную работу

1. Для заданных кривых разгона объекта определить передаточные функции по каналам возмущения и регулирования.

2. Рассчитать комбинированную АСР с динамическим компенсатором.

Порядок выполнения лабораторной работы

1. По заданным по варианту задания кривым разгона определить передаточные функции по каналам возмущения (второй порядок) и регулирования (третий порядок).

2. Для канала регулирования рассчитать оптимальные настройки ПИ-регулятора (методом РКЧХ ) и определить рабочую частоту в замкнутой одноконтурной системе регулирования.

3. По передаточным функциям каналов возмущения и регулирования вывести передаточную функцию идеального компенсатора из условия инвариантности (нечетные варианты для варианта включения компенсатора по рисунку 1а, четные – 2а). С помощью имитационного моделирования убедиться в выполнении условия инвариантности по отношению к возмущающему воздействию. Провести анализ физической реализуемости компенсатора.

3. Выбрать структуру реального компенсатора и рассчитать его параметры из условия приближенной инвариантности y по отношению к возмущению на нулевой и рабочие частоте (или в диапазоне частот [0,ω_р]). Оценить качество переходных процессов в одноконтурной и комбинированной системах.

 

Оформление отчета

Отчет по лабораторной работе должен содержать:

- принципиальную схему двухканального объекта;

- передаточные функции каналов возмущения и регулирования;

- структурную схему комбинированной АСР;

- расчет настроек регулятора и компенсатора;

- графики частотных характеристик идеального и реального компенсатора;

- таблицы и графики всех переходных процессов;

- анализ качества полученных переходных процессов;

- выво­ды.

 

 

Лабораторная работа №3

Расчет и исследование каскадной АСР

Цель работы:

· изучить принципы построения каскадных систем регулирования;

· исследовать динамические характеристики объекта, реализованного на имитаторе динамики, для построения каскадной АСР;

· рассчитать настройки регуляторов и исследовать качество каскадной АСР при данных настройках.

 

Теория.

Во многих случаях в промышленных объектах регулирования наблюдается значительное запаздывание и инериционность в каналах регулирования наблюдается чаще всего в регулирующих каналах. Применение в схемах регулирования таких объектов добавочных информационных каналов оказывается наиболее эффективным по отношению к возмущениям, идущим со стороны регулирующего органа, которые действуют на регулируемую величину по тому же каналу, что и регулирующее воздействие. Точку отбора добавочной регулируемой величины z(t) следует выбирать как можно ближе к регулирующему органу.

Схемы регулирования с добавочным воздействием от вспомогательной регулируемой величины z(t), выбираемой в относительной близости от регулирующего органа с целью устранения влияния на главную регулируемую величину возмущений, идущих со стороны регулирующего органа объекта, называют каскадными схемами.

Рисунок 2 – Каскадная АСР.

Схема каскадной АСР показана на рис.1, где W_ху(s) – основная передаточная функция объекта; W_хz(s) – вспомогательная передаточная функция объекта; W_рг(s) – передаточная функция основного регулятора; W_рв(s) – передаточная функция вспомогательного регулятора.

Таким образом, xy – основной канал, хz – вспомогательный.

Переходные процессы в вспомогательном контуре протекают на 1-2 порядка быстрее, чем в основном, поэтому от вспомогательного регулятора требуется высокое быстродействие (П или ПИ-регулятор), а от основного – точность (ПИ или ПИД – регулятор).

Расчет настроек основного и вспомогательного регулятора – взаимозависимы. Поэтому применяют метод итераций. Однако в первом приближении можно поступить следующим образом: считая, что в вспомогательном контуре переходные процессы проходят намного быстрее чем в основном, разорвать внешний (основной) контур и рассчитать настройки вспомогательного регулятора. Затем, зная передаточную функцию вспомогательного регулятора, найти настройки основного регулятора каскадной системы.

Настройки регуляторов определяют либо точными методами (метод расширенных частотных характеристик), либо приближенными.

Можно провести вторую, третью и т.д. итерации при этом используя найденные настройки регуляторов. Найденные на первой и второй итерациях параметров настроек регуляторов сравниваются между собой и если из значения незначительны (не более 5%), то расчет считается оконченным.