Комбинированная система управления реферат

Обновлено: 02.07.2024

Использование принципа комбинированного управления, наряду с отмеченными подходами, позволяет повысить точность САУ. В системах, построенных по этому принципу, управляющее воздействие на объект управления зависит как от ошибки регулирования, так от внешнего воздействия.

Теоретически в системах с комбинированным управлением величину установившейся ошибки можно свести к нулю при произвольном внешнем воздействии. Это свойство называется инвариантностью системыпо отношению к внешнему воздействию. Поскольку внешним воздействием на систему может быть как управляющий, так и возмущающий сигнал, различают системы инвариантные по управлению и по возмущению.

Передаточная функция системы комбинированного управления по управляющему воздействию (рис. 5.3):

Передаточная функция этой системы без учета канала комбинированного управления (полагая W_к(р) = 0):

Характеристические полиномы передаточных функций (5.3) и (5.4) совпадают, на основании чего можно сделать заключение о совпадении их полюсов. Следовательно, введение канала комбинированного управления, в отличие от рассмотренных методов, не влияет на устойчивость системы.

Передаточная функция системы комбинированного управления по ошибке:

Очевидно, что в том случае, когда передаточная функции канала комбинированного управления равна:

передаточная функция (5.5), а следовательно, и ошибка регулирования в системе при любой форме управляющего воздействия будет равняется нулю. Такая инвариантность называется абсолютной (полной).

Рассмотрим в качестве примера систему комбинированного управления по управляющему воздействию (см. рис. 5.3), в которой

Передаточная функция такой системы по ошибке равна:

Рассматриваемая система – астатическая с астатизмом первого порядка.

Передаточная функция канала комбинированного управления для обеспечения полной инвариантности согласно выражению (5.6) должна быть равна:

Изображение по Лапласу сигнала на выходе звена с передаточной функцией равно:

и с учетом выражения (5.8) изображение сигнала в канале комбинированного управления равно:

а соответствующий ему оригинал:

Следовательно, сигнал, подаваемый в систему по каналу комбинированного управления, равен сумме двух составляющих, пропорциональных производным управляющего сигнала по времени, соответственно первого и второй порядка. Порядок передаточной функции может быть гораздо выше второго, что приведет к необходимости многократного дифференцирования управляющего сигнала.

Практическое использование принципа комбинированного управления ограничено тем, что в реальных технических САУ на полезные сигналы накладываются высокочастотные помехи. При этом выполнение операции дифференцирования приводит к увеличению уровня помех, возрастающего по мере увеличения порядка производной. Понизив порядок старшей производной до значения, приемлемого по соображениям помехоустойчивости, можно обеспечить частичную инвариантностьсистемы, что позволяет существенно уменьшить ошибку системы регулирования.

Если в рассмотренном примере ограничиться только первой производной управляющего воздействия, т.е. подавать в систему по каналу комбинированного управления сигнал

получим, что . При этом, в соответствии с выражением (5.5), передаточная функция системы по ошибке будет равна:

На основании сравнения выражений (5.7) и (5.9) можно сделать заключение, что порядок астатизма системы увеличился с первого до второго без снижения ее устойчивости.

Передаточная функция по ошибке системы комбинированного управления по возмущению (рис. 5.4) имеет вид:

С целью обеспечения абсолютной инвариантности по возмущению передаточная функция звена в канале комбинированного управления должна быть равной:

И в этом случае на практике ограничиваются частичной инвариантностью, если точное удовлетворение условию вызывает технические трудности.

При обеспечении инвариантности по возмущению особая трудность заключается в том, что возмущающие воздействия в отличие от задающихдалеко не всегда можно подать на вход . Действительно, для этого нужно уметь измерять , что не всегда возможно или технически трудно реализуемо (например, усилие резания при металлообработке, величина ветровой нагрузки, действующей на самолет при автоматическом регулировании курса). Существуют косвенные методы измерения , которые широко используются на практике.

Вопросы для самопроверки

1. По каким характеристикам САУ может быть осуществлена их классификация на статические и астатические?

2. Укажите, как определить порядок астатизма системы по ; по Ф_х(р); по значениям коэффициентов ошибки.

3. Чему равна ошибка по скорости в астатической системе с астатизмом второго порядка?

4. Назовите основные методы, обеспечивающие повышение точности САУ.

5. Как влияет использование комбинированного управления на устойчивость САУ?

6. С чем связано ограничение, обусловливающее невозможность достижения абсолютной инвариантности системы?

1.Задание
Исследовать работу комбинированной автоматической системы управления в целом и её отдельных контуров. Провести расчет оптимальных настроечных параметров регуляторов САР и провести реализацию полученных результатов на реальном объекте – Ремиконт-120.
Комбинированная система управления
1 – основной канал (Wоб(S));

2.Проведение эксперимента
Для проведения эксперимента на Р-120 собираем 3 модели: по основному каналу, по внутреннему каналу и по каналу возмущения.

2.1 Проведение эксперимента по основному каналу

Для снятия кривой разгона подаем на алгоблок 1.1 возмущающее воздействие амплитудой 10% и снимаем с этого алгоблока кривую разгона .Заносим кривую в файл VIT1.После интерполяции по 5 точкам и нормирование получаем кривую разгона , представленную в таблице /см. табл. 2.1/

2.2 Проведение эксперимента по внутреннему каналу

Для снятия кривой разгона по внутреннему каналу проводим такие же действия ,что и при снятии первой кривой. Полученную кривую разгона заносим в файл VIT2.После обработки кривой результаты заносим в таблицу /см. табл. 2.2/
табл 2.2 Нормированная кривая разгона

2.3 Проведение эксперимента по каналу возмущения

Для снятия кривой разгона по каналу возмущения проводим такие же действия ,что и при снятии первой кривой. Полученную кривую разгона заносим в файл VIT2.После обработки кривой результаты заносим в таблицу /см. табл. 2.3/
табл 2.3 Нормированная кривая разгона

3.Идентификация каналов и методом Симою и проверка аппроксимацию

3.2 Внутренний канал
В программе ASR по нормированной кривой разгона получим значения площадей
F1=8.508;
F2=19.5765;
F3=0.4436.
Т.о передаточная функция объекта:
Проведем проверку аппроксимации , т.е. найдем статическую ошибку нормированной кривой разгона от кривой разгона , полученной по переходному процессу . Воспользуемся преобразованиями по Карлону-Хевисайда и теорему разложения .
В результате получим :W(s)об1=1/19.576*s 2 +8.508*s+1
корни характеристического уравнения :19.576*S 2 +8.508*S+1=0
S₁ =-0.21731+j0.06213
S₂ =-0.21731-j0.06213
Вещественная часть корней отрицательна , следовательно можно сделать вывод об устойчивости объекта.
Переходной процесс объекта имеет вид :
y(t)=1+3.638*cos(4.434-0.062*t)*e- 0.217* t
В это уравнение подставляем значение t ,получаем график переходного процесса по основному каналу (аппроксимированная кривая разгона )
табл. 3.2 Аппроксимированная кривая разгона

При сравнении кривых разгона получаем максимальное отклонение :
(0.0345-0.0321)*100/0.0345=7%

При сравнении кривых разгона получаем максимальное отклонение :
(0.0966-0.0746)*100/0.0966=22.5%

4.Расчет оптимальных настроек регулятора одноконтурной системы
Важным элементом синтеза АСР технологического процесса является расчет одноконтурной системы регулирования . При этом требуется выбрать структуру и найти числовые значения параметров регуляторов . АСР образуется при сочетании объект регулирования и регулятора , и представляет собой единую динамическую систему.
Расчет настроек АСР методом Ротача.
Передаточная функция объекта по основному каналу имеет вид:
W(s)_об =1*e -6* s /14.583*s 2 +6.663*s+1
В программе Linreg производим расчет оптимальных настроечных параметров ПИ регулятора:
Kп=0.51007;
T_и =5.32345;
w_кр =0.14544.
Cмоделируем в пакете SIAM переходные процессы одноконтурной системы по управляющему и по возмущающему воздействию.

Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.

Содержание
1.Задание
2.Проведение эксперимента
3.Индентификация каналов методом Симою и проверка аппроксимации
4.Расчет оптимальных настроек регулятора одноконтурной системы
5.Расчет оптимальных настроек регулятора каскадной системы
6.Расчет компенсирующего устройства
7.Расчет оптимальных настроек регулятора одноконтурной системы реального объекта
8.Расчет оптимальных настроек регулятора каскадной системы реального объекта
9.Расчет компенсирующего устройства реального объекта
10.Анализ переходных процессов
11.Перечень файлов
12.Список программного обеспечения

1.Задание
Исследовать работу комбинированной автоматической системы управления в целом и её отдельных контуров. Провести расчет оптимальных настроечных параметров регуляторов САР и провести реализацию полученных результатов на реальном объекте – Ремиконт-120.
Комбинированная система управления
1 – основной канал ( W об( S ));

2.1 Проведение эксперимента по основному каналу

Для снятия кривой разгона подаем на алгоблок 1.1 возмущающее воздействие амплитудой 10% и снимаем с этого алгоблока кривую разгона .Заносим кривую в файл VIT 1.После интерполяции по 5 точкам и нормирование получаем кривую разгона , представленную в таблице /см. табл. 2.1 /

2.2 Проведение эксперимента по внутреннему каналу

Для снятия кривой разгона по внутреннему каналу проводим такие же действия ,что и при снятии первой кривой. Полученную кривую разгона заносим в файл VIT 2.После обработки кривой результаты заносим в таблицу /см. табл. 2.2/
табл 2.2 Нормированная кривая разгона

2.3 Проведение эксперимента по каналу возмущения

Для снятия кривой разгона по каналу возмущения проводим такие же действия ,что и при снятии первой кривой. Полученную кривую разгона заносим в файл VIT 2.После обработки кривой результаты заносим в таблицу /см. табл. 2.3/
табл 2.3 Нормированная кривая разгона

3.Идентификация каналов и методом Симою и проверка аппроксимацию

Сравнение нормированной кривой разгона и полученного переходного процесса по основному каналу и будет являться проверкой аппроксимации объекта управления.
Расчетная формула : ( h ( t )- y ( t ))*100/ h ( y )
Максимальное отклонение составляет (0.0533-0.0394)*100/0.0533=26%
Полная передаточная функция ( включая звено чистого запаздывания ) имеет вид: W ( s )_об=1* e -6* s /14.583* s 2 +6.663* s +1

3.2 Внутренний канал
В программе ASR по нормированной кривой разгона получим значения площадей
F 1=8.508;
F 2=19.5765;
F 3=0.4436.
Т.о передаточная функция объекта:
Проведем проверку аппроксимации , т.е. найдем статическую ошибку нормированной кривой разгона от кривой разгона , полученной по переходному процессу . Воспользуемся преобразованиями по Карлону-Хевисайда и теорему разложения .
В результате получим : W ( s )об1=1/19.576* s 2 +8.508* s +1
корни характеристического уравнения :19.576* S 2 +8.508* S +1=0
S ₁ =-0.21731+ j 0.06213
S ₂ =-0.21731- j 0.06213
Вещественная часть корней отрицательна , следовательно можно сделать вывод об устойчивости объекта.
Переходной процесс объекта имеет вид :
y ( t )=1+3.638* cos (4.434-0.062* t )* e - 0.217* t
В это уравнение подставляем значение t ,получаем график переходного процесса по основному каналу (аппроксимированная кривая разгона )
табл. 3.2 Аппроксимированная кривая разгона

При сравнении кривых разгона получаем максимальное отклонение :
(0.0966-0.0746)*100/0.0966=22.5%

4.Расчет оптимальных настроек регулятора одноконтурной системы
Важным элементом синтеза АСР технологического процесса является расчет одноконтурной системы регулирования . При этом требуется выбрать структуру и найти числовые значения параметров регуляторов . АСР образуется при сочетании объект регулирования и регулятора , и представляет собой единую динамическую систему.
Расчет настроек АСР методом Ротача.
Передаточная функция объекта по основному каналу имеет вид:
W ( s )_об=1* e -6* s /14.583* s 2 +6.663* s +1
В программе Linreg производим расчет оптимальных настроечных параметров ПИ регулятора:
K п=0.51007;
T _и =5.32345;
w _кр =0.14544.
C моделируем в пакете SIAM переходные процессы одноконтурной системы по управляющему и по возмущающему воздействию.

2 – внутренний канал (Wоб1(S));
3 – канал по возмущению (Wов(S)).

2.1 Проведение эксперимента по основному каналу

2.2 Проведение эксперимента по внутреннему каналу

2.3 Проведение эксперимента по каналу возмущения

3.Идентификация каналов и методом Симою и проверка аппроксимацию

3.2 Внутренний канал
В программе ASR по нормированной кривой разгона получим значения площадей
F1=8.508;
F2=19.5765;
F3=0.4436.
Т.о передаточная функция объекта:
Проведем проверку аппроксимации , т.е. найдем статическую ошибку нормированной кривой разгона от кривой разгона , полученной по переходному процессу . Воспользуемся преобразованиями по Карлону-Хевисайда и теорему разложения .
В результате получим :W(s)об1=1/19.576*s 2 +8.508*s+1
корни характеристического уравнения :19.576*S 2 +8.508*S+1=0
S₁=-0.21731+j0.06213
S₂=-0.21731-j0.06213
Вещественная часть корней отрицательна , следовательно можно сделать вывод об устойчивости объекта.
Переходной процесс объекта имеет вид :
y(t)=1+3.638*cos(4.434-0.062*t)*e- 0.217* t
В это уравнение подставляем значение t ,получаем график переходного процесса по основному каналу (аппроксимированная кривая разгона )
табл. 3.2 Аппроксимированная кривая разгона

При сравнении кривых разгона получаем максимальное отклонение :
(0.0345-0.0321)*100/0.0345=7%

При сравнении кривых разгона получаем максимальное отклонение :
(0.0966-0.0746)*100/0.0966=22.5%

4.Расчет оптимальных настроек регулятора одноконтурной системы
Важным элементом синтеза АСР технологического процесса является расчет одноконтурной системы регулирования . При этом требуется выбрать структуру и найти числовые значения параметров регуляторов . АСР образуется при сочетании объект регулирования и регулятора , и представляет собой единую динамическую систему.
Расчет настроек АСР методом Ротача.
Передаточная функция объекта по основному каналу имеет вид:
W(s)_об=1*e -6* s /14.583*s 2 +6.663*s+1
В программе Linreg производим расчет оптимальных настроечных параметров ПИ регулятора:
Kп=0.51007;
T_и=5.32345;
w_кр=0.14544.
Cмоделируем в пакете SIAM переходные процессы одноконтурной системы по управляющему и по возмущающему воздействию.

Читайте также: