Лабораторная работа № 1
Цель работы: Изучение одного из методов настройки параметров ПИД-регулятора.
Теоретическая часть: ПИД- регуляторы являются одними из наиболее распространенных в промышленности регуляторов параметров технологических объектов. ПИД- регуляторы включают 3 параллельно включенных канала:
- пропорциональный канал с передаточной функцией W(S) = КП;
- интегрирующий (интегральный) канал с передаточной функцией
- дифференцирующий (дифференциальный) с передаточной функцией
.
Параметрами настройки ПИД-регулятора являются коэффициенты усиления каналов КП, КИ, КД и постоянная времени ТД.
Если дифференцирующий канал отключается (коэффициент КД устанавливается равным 0), то получаем ПИ-регулятор. Если и дифференцирующий и интегрирующий каналы отключены – получаем П-регулятор.
Схема системы с ПИД-регулятором приведена на рисунке 1.
Рис.1 – Схема САР с ПИД-регулятором
Существуют различные методы настройки параметров ПИ- и ПИД-регуляторов. Одним из таких методов является экспериментальный метод Зиглера-Никольса. Настройка параметров ПИ- и ПИД-регуляторов по этому методу включает следующие этапы:
|
|
1. Отключить И и Д каналы регулятора (их коэффициенты усиления сделать нулевыми).
2. Постепенно увеличивая коэффициент усиления пропорционального канала КП добиться незатухающих колебаний в системе (колебания с постоянной амплитудой смотри рис. 2).
Рис.2 – График переходного процесса с незатухающими колебаниями
3. Получившееся значение КП обозначим КП*.
4. Зафиксировать период колебаний (обозначим его Т*, см. рис.2).
5. Определить параметры ПИ и ПИД регулятора при помощи формул, приведенных в таблице.
Регулятор | КП | КИ | КД |
ПИ | 0,45КП* | 0,54КП*/Т* | |
ПИД | 0,6КП* | 1,2КП*/Т* | 0,075КП*Т* |
6. Настроить регулятор.
Ход работы:
Собрать в SIMULINK MATLAB схему САР (в соответствии с рис.1). При этом объект управления в схему введите в соответствии с заданным вариантом.
Настроить ПИ-регулятор и выполнить моделирование переходных процессов и записать их характеристики (время регулирования, перерегулирование и число колебаний за время регулирования):
- при отработке задания 1(t) (при этом возмущение нулевое);
- при подавлении возмущения 1(t) (при этом задание нулевое).
Настроить ПИД регулятор. Выполнить моделирование переходных процессов и записать их характеристики:
- при отработке задания 1(t);
- при подавлении возмущения 1(t).
Сравнить качество регулирования ПИ- и ПИД-регуляторов.
Попробуйте вручную подстроить ПИД-регулятор и добиться наилучшего качества переходных процессов. Запишите показатели переходного процесса.
|
|