Мы поможем в написании ваших работ!



ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?

Метод незатухающих колебаний

Поиск

Этот метод позволяет определить настройки регулятора, обеспечивающие определенный запас устойчивости АСР и удовлетворительное качество переходных процессов. Определение настроек регулятора производиться в два этапа:

определяется критическая частота и критическая настройка Кркр пропорционального регулятора, при которой в замкнутой АСР возникают затухающие колебания у(t);

определение по Кркр настроек регуляторов по приближенным формулам.

Определение критической частоты и настройки Кркр

Если разомкнутая система устойчивая и ее АФХ проходит через точку , то замкнутая АСР будет находиться на границе устойчивости.

Условие нахождения АСР на границе устойчивости:

тогда получим:

это условие выполняется, если:

 

Амплитудно-фазовая характеристика пропорционального регулятора имеет вид:

или в показательной форме:

 

для расчета настройки Кркр и частоты получим два уравнения:

 

Из второго уравнения находим значение , затем из первого Кркр по формуле:

 

Определение настроек регуляторов

 

По критическим значениям Кркр и определяем настройки регуляторов

 

Пропорциональный (П) регулятор:

Пропорционально-дифференциальный (ПД) регулятор:

или

где, - период незатухающих колебаний АСР

 

Пропорционально-интегрально-дифференциальный (ПИД) регулятор:

;

;

где, Тпр – время предварения Тпр2 р

 

Вычисление настройки регуляторов, обеспечивают степень затухания процесса регулирования более чем 0,75.

 

На производстве достаточно часто находят настройки П,ПИ,ПИД – регуляторов по приближенным формулам, зависящем от некоторых характерных параметров динамики объекта:

- времени запаздывания ;

- постоянной времени Т0;

- коэффициента усиления К0.

 

Пропорциональный (П) регулятор:

 

Пропорционально дифференциальный (ПД) регулятор:

;

 

 

Пропорционально-интегрально-дифференциальный (ПИД) регулятор:

; ;

 

Найденные настройки обеспечивают устойчивый переходной процесс со степенью затухания

Пример:

Определить критическую частоту и настройки . (Рис.1.1.).

Поскольку АФХ П-регулятора имеет вид , то для расчета настройки и частоты получим два уравнения:

Из второго уравнения находиться значение

Решая последнее уравнение, находим =0,0449, затем из первого по формуле:

Определяем настройки регуляторов. Расчет настроек регуляторов по и осуществляется по приближенным формулам:

П-регулятор

Расчет настроек по амплитудно-фазовой характеристики объекта

 

При использовании метода определения настройки регуля­тора по АФХ объекта необходимо обеспечить выполнение установлен­ных требований к расположению характеристики на комплексной плос­кости, обусловленных заданными значениями показателя колебатель­ности М, запасов устойчивости по модулю С и фазе р, времени регули­рования tр. При отсутствии наперед заданных значений какого-либо из показателей качества следует принимать М = 1,3—1,5, что обес­печит хорошее качество переходных процессов в замкнутой системе регулирования.


Настройка П-регулятора.

Построить АФХ разомкнутой системы с регулятором при k1== 1, совпадающую с АФХ объекта, и провести луч под углом (1/М) к отрицательной полуоси (Рис.1.6.)

Вычертить окружность радиуса r с центром на вещественной отри­цательной полуоси, касающуюся АФХ объекта и луча.

Рассчитать максимальное значение коэффициента усиления П-регулятора по формуле:

(1)

Настройка И-регулятора.

Построить АФХ разомкнутой системы для некоторого фиксирован­ного значения, постоянной времени Т1 интегрального регулятора и k1 = 1 в выражении для его коэффициента усиления kа == k1/T1, что сведется к повороту по часовой стрелке на 90° векторов АФХ объекта, уменьшенных в T1 раз (Рис.1.7.)

Провести луч под углом и определить радиус r ок­ружности, касающейся луча и построенной АФХ разомкнутой системы.

Рассчитать оптимальное предельное значение коэффициента уси­ления интегрального регулятора:

(2)

 

 

 

Рис.1.6. Рис.1.7.

 

Рис.1.8.

 

 


 

Настройка ПИ-регу­лятора.

Построить АФХ разомк­нутой системы для нескольких фиксированных значений Ти по выражению

при kp=1, что сведется к повороту на 90° в отрицательном направлении изменен­ного в ТИ раз вектора АФХ объекта и геометрическому суммированию его с исходным, как показано на (Рис1.8.).

Провести луч под углом (1/М) и определить радиусы окружностей, касающихся этого луча и АФХ с фиксированными значениями ТИ.

Определить значения коэффициентов усиления регулятора для каждого ТИ, так же, как и для П-регулятора, т. е. по формуле (1).

Построить кривую границы области устойчивости (при заданном М) в плоскости параметров настройки ПИ-регулятора kp и ТИ (Рис.1.8.). Проведя касательную к этой кривой, можно выявить точку макси­мального отношения kp/TИ, являющегося оптимумом настройки.

 

Настройка ПИД-регулятора.

Характеристики для различных зна­чений ТИ, при единичном значении kp строится для фиксированного оптимального отношения времени предварения к времени изодрома Тпи 0,5. Выражение для АФХ системы представится в таком виде:

При этом построение све­дется к повороту на 90° в отрицательном направ­лении измененных в (1/ТИ -0,5 ТИ ) раз векторов АФХ объекта и геометрическому сум­мированию

 


их с исходны­ми векторами (Рис.1.9).

Провести луч под углом (1/М) и определить радиусы окружностей, касающихся этого луча и АФХ с фиксированными значениями ТИ.

Определить значения коэффициентов усиления регулятора для каждого ТИ, так же, как и для П-регулятора, т. е. по формуле (1).

Построить кривую границы области устойчивости (при заданном М) в плоскости параметров настройки ПИ-регулятора kp и ТИ (Рис.1.8.). Проведя касательную к этой кривой, можно выявить точку макси­мального отношения kp/TИ, являющегося оптимумом настройки.

 

 

Рис.1.9.

 

 

Пример: Математически определяем объект регулирования, получается модель объекта, Рис.1.6. которая описывается апериодическим звеном первого порядка с передаточной функцией первого порядка:

р заменим на

числитель и знаменатель умножаем на знаменатель сопряженный:

Выделяем действительную и мнимую часть, строим АФХ

и

Подставляя значения от 0 до строим АФХ разомкнутой системы с К1=1 для фиксированных значений Тu (в нашем случае Тu=1,1). Для этого вектор АФХ замкнутой системы изменяем в Тu раз, поворачиваем на 900 в отрицательном направлении

(, где Х – длина вектора замкнутой АФХ) и геометрически суммируем его с исходным.

Проводим луч под углом

отрицательной полуоси.

Вычерчиваем окружность радиуса r с центра на вещественной отрицательной полуоси, касающуюся АФХ разомкнутой системы и луча.

 

 

Тu=1,1
Х
       
0,1 506,03 -57,05 55,24878
0,2 48,88 -115,36 95,82775
0,3 478,68 -170,39 117,2624
0,4 447,54 -218,13 127,4889
0,5 408,90 -256,01 132,4419
0,6 366,53 -283,22 134,9411
0,8 282,98 -309,15 136,928
  212,27 -308,49 137,4422
2,1 43,89 -207,15 136,7909
2,5 25,42 -178,19 136,5044
  12,35 -150,50 136,2153
  0,71 -113,63 135,8047
  -3,56 -90,77 135,5327
  -5,97 -49,79 135,0029
  -3,25 -17,58 134,5377
  -1,14 -5,44 134,3482
  -0,47 -2,17 134,2957
  -0,10 -0,43 134,2674

 

Рассчитываем максимальное значение коэффициента усиления ПИ-регулятора по формуле:

 

 

рис.1.10.

 

 



Поделиться:


Последнее изменение этой страницы: 2016-08-01; просмотров: 405; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы!

infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 3.147.2.111 (0.009 с.)