Программные средства моделирования системы управления объектом

На данном этапе анализа объекта была разработана математическая модель. Листинг программы MahtCad  представлен ниже:

Моделирование системы управления объектом

Исследуем нашу систему на устойчивость, ковариантность и инвариантность.

Проверим устойчивость и инвариантность системы.

По каналу возмущения С_вх→C для концентрации увеличим и уменьшим  на 20% концентрацию раствора на входе.  Получим графики:

Рис.4 Переходные процессы регулирования при действии ступенчатого возмущения по С_вх величиной ∆С_вх=+0,2С_вх⁰=+0,4 кмоль/м³

Рис.5 Переходные процессы регулирования при действии ступенчатого возмущения по С_вх величиной ∆С_вх=−0,2С_вх⁰=−0,4 кмоль/м³

Данная система смогла подавить возмущение и вернула заданное значение концентрации жидкости.

Проверим ковариантность системы.

Изменим задание по каналу управления концентрацией: v₂→C

Рис.6 Переходные процессы регулирования при ступенчатом изменении задающего воздействия по концентрации на величину ∆С^з=+0,2   С=0,067  кмоль/м³

Рис.7 Переходные процессы регулирования при ступенчатом изменении задающего воздействия по концентрации на величину ∆С^з=−0,2   С=−0,067 кмоль/м³

Изменим задание по каналу управления уровнем: v₁→h

Рис.8 Переходные процессы регулирования при ступенчатом изменении задающего воздействия по уровню на величину ∆h^з=+0,2    h=0,099 м

Рис.9 Переходные процессы регулирования при ступенчатом изменении задающего воздействия по уровню на величину ∆h^з=−0,2    h=−0,099 м

Исследовав данную систему на свойство ковариантности, можно сделать вывод, что модель справляется с изменением задания по двум каналам управления.

Исследуем систему на робастность.

Здесь для того чтобы исследовать СУ на робастность, будем менять значения коэффициента передачи для первого регулятора  и значение коэффициента передачи второго регулятора .

Рис.10 Графики, отражающие влияние изменения коэффициента передачи

Рис.11 Графики, отражающие влияние изменения коэффициента передачи

 

 

Вывод

В ходе выполнения данной лабораторной работы, провели анализ и исследовали свойство смесителя как объекта управления и автоматизации. Выбрали регулирующие воздействия и наиболее сильные возмущения, составили структурную схему объекта.

Была предложена функциональная схема автоматизации, Выбрали ПИ закон регулирования, в силу отсутствия в данном законе статической ошибки, его широкому распространению и легкости его применения. В соответствии с данным законом рассчитали настройки для двух регуляторов.

В завершении провели исследование системы на инвариантность, ковариантноть и устойчивость. Можно сделать вывод, что данная система управления инвариантна к изменению входной концентрации при 20-ти процентном изменении данного параметра. Кроме того она ковариантна с двумя заданиям (концентрации и уровню). При подаче фиксированного возмущения по каналу управления концентрацией было проведено изменение  коэффициента передачи (в сторону увеличения и уменьшения его значения на 20%) и даже с таким воздействием система справилась, а значит данная система управления является робастной.