Лабораторная работа по САУ №2 Исследование, настройка и расчет каскадной системы регулирования - файл n1.doc
Лабораторная работа по САУ №2 Исследование, настройка и расчет каскадной системы регулированияСкачать все файлы (721.9 kb.)
Доступные файлы (2):
| n1.doc | 854kb. | 23.11.2008 18:38 | скачать |
| n2.mcd |
n1.doc
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИАНГАРСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ ТЕХНИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ
Кафедра автоматизации технологических процессов
и производств.
Лабораторная работа №2
Исследование, настройка и расчет каскадной
системы регулирования
Вариант 6
Отчет
Выполнил:
студент группы АТП 05-2
Прошунин Роман Александрович
Принял:
профессор кафедры АТП
Благодарный Николай Семенович
Ангарск 2008
Исследование каскадной системы регулирования
Цель работы: исследование работы каскадной системы регулирования.
Описание объекта исследования
Исследованию подлежит объект управления, описываемый двумя апериодическими звеньями с запаздыванием и имеющий помимо выходной переменной, одну промежуточную измеряемую координату.
Задание на работу
Снять кривые разгона исследуемого объекта управления, как по промежуточной, так и по выходной переменным.
Построить одноконтурную систему с ПИ законом регулирования выходной переменной объекта. Экспериментально настроить ПИ-регулятор. Построить переходный процесс в одноконтурной системе регулирования.
Построить каскадную систему с ПИ-регуляторами в основном и вспомогательных контурах регулирования. Экспериментально настроить ПИ-регуляторы и построить переходный процесс по выходной переменной системы.
Определить прямые показатели качества и сравнить переходные процессы в одноконтурной и каскадной системах регулирования.
Рассчитать настройки основного и вспомогательного ПИ-регуляторов каскадной системы и сравнить расчетные значения настроек с экспериментальными, полученными в п.3
Параметры звена | Параметр | |
Первое апериодическое | КТ | 1.91.8 |
Первое задержки | КT | 14.6 |
Второе апериодическое | КT | 3.20.7 |
Второе задержки | КT | 13.3 |
Снятие кривых разгона объекта управления.
Объект управления
Кривая разгона объекта. Верхний график – по промежуточной переменной, нижний – по выходной.
Исследование и настройка одноконтурной системы регулирования
Одноконтурная система регулирования.
Настройку регулятора производим, настраивая сначала пропорциональную составляющую, а затем – интегральную.
Настройки регулятора:
KP = 0.0039
KI = 0.0077
График переходного процесса.
Прямые показатели качества регулирования
Перерегулирование
Время первого согласования
Время регулирования
Число колебаний n = 1
Построение графика переходного процесса по возмущению.
График переходного процесса по возмущению.
Прямые показатели качества регулирования
Перерегулирование
Время первого согласования
Время регулирования
Число колебаний n = 1
Исследование и настройка каскадной системы регулирования.
Настройка вспомогательного регулятора.
Настройка вспомогательного регулятора каскадной системы.
Настройки регулятора:
KP = 0.036
KI = 0.048
График переходного процесса.
Прямые показатели качества регулирования
Перерегулирование
Время первого согласования
Время регулирования
Число колебаний n = 1
Построение графика переходного процесса по возмущению.
График переходного процесса по возмущению.
Прямые показатели качества регулирования
Перерегулирование
Время первого согласования
Время регулирования
Число колебаний n = 1
Настройка основного регулятора каскадной системы.
Настройка основного регулятора каскадной системы.
Настройки регулятора:
KP = 0.0168
KI = 0.0123
График переходного процесса по заданию.
Прямые показатели качества регулирования
Перерегулирование
Время первого согласования
Время регулирования
Число колебаний n = 1
Построение графика переходного процесса по возмущению.
График переходного процесса по возмущению.
Прямые показатели качества регулирования
Перерегулирование
Время первого согласования
Время регулирования
Число колебаний n = 2
Сравнительный анализ качества в одноконтурной и
каскадной системах управления.
По заданию:
| Показатели качества / Тип системы | Одноконтурная | Каскадная |
| Перерегулирование , % | 2.4 | 8.8 |
| Время первого согласования Тсог, с. | 45.36 | 44.66 |
| Время регулирования Трег, с. | 71.91 | 75.06 |
| Число колебаний n | 1 | 1 |
По возмущению:
| Показатели качества / Тип системы | Одноконтурная | Каскадная |
| Перерегулирование , % | 2.82 | 49.12 |
| Время первого согласования Тсог, с. | 52.98 | 27.04 |
| Время регулирования Трег, с. | 74.65 | 70.37 |
| Число колебаний n | 1 | 2 |
Из таблиц видно, что такие показатели качества как время первого согласования (Тсог) и время регулирования (Трег), у каскадной системы меньше. Но отличия этих показаний от показаний одноконтурной системы не велики, поскольку рассматриваемый нами объект имеет малое по значению запаздывание.
А перерегулирование, особенно это хорошо видно по графику переходного процесса по возмущению в несколько раз больше.
Причем график по возмущению у каскадной системы имеет более лучшие показатели чем по заданию, это видно как из перерегулирования, так и из других показателей качества.
Настройки регуляторов полученные расчетным путем.
| Регулятор | Настройки | Номер итерации | |||
| 1 | 2 | 3 | 4 | ||
| Основной | kr | 0.155 | 0.185 | 0.185 | 0.175 |
| ku | 0.094 | 0.087 | 0.083 | 0.083 | |
| Вспомогательный | kr | 0.854 | 0.707 | 0.59 | 0.616 |
| ku | 0.145 | 0.21 | 0.214 | 0.208 | |
Сравнительный анализ показателей качества регулирования в каскадных системах, полученных экспериментальным
и расчетным путями.
| Показатели качества / метод | Расчет Mathcad | Эксперимент |
| Перерегулирование , % | 50.7 | 8.8 |
| Время первого согласования Тсог, с. | 11.024 | 44.66 |
| Время регулирования Трег, с. | 48.819 | 75.06 |
| Число колебаний n | 3 | 1 |
Как видно из таблицы показатели качества полученные расчетно и экспериментально
отличаются. В расчетном методе лучше такие показания как время первого согласования и время регулирования, малые их значения говорят о быстродействие системы. Хотя такое положение приводит к большому перерегулированию и колебательности системы.
В экспериментальном же методе настройки получились более оптимальные, и более реальные. Время первого согласования и время регулирования не на столько малы, что бы привести систему к высокому перерегулированию и колебательности.
Сравнительный анализ настроек регуляторов каскадной системы, полученных экспериментальным и расчетным путями.
| Настройка /метод (регулятор) | Экспериментальный | Расчетный | ||
| основной | вспомог. | основной | вспомог. | |
| Пропорциональная Кр | 0.0168 | 0.036 | 0.175 | 0.616 |
| Интегральная Ки | 0.0123 | 0.048 | 0.083 | 0.208 |
Как видно из таблицы различия между настройками регуляторов, полученными экспериментально и аналитически очень велики.
Наиболее предпочтительным является использование настроек регуляторов, полученных экспериментально, т.к. они обеспечивают наиболее оптимальный переходный процесс.
Вывод.
Каскадная система применяется в случаях, когда объект управления имеет большое запаздывание. В результате улучшается быстродействие, может уменьшиться перерегулирование.
Но для создания каскадной системы необходимо построение дополнительного контура регулирования, к тому же промежуточную переменную не всегда можно измерить.
Поэтому применение каскадной системы оправдано только в том случае, если объект имеет большое запаздывание по выходной переменной, а запаздывание по промежуточной переменной намного меньше.