Главная | Обратная связь | Поможем написать вашу работу!

Експериментальні методи настройки регулятора

Метод незгасаючих коливань. Для випадку, коли невідома передаточна функція системи, або аналітичний розрахунок регулятора являє собою складну задачу, синтез параметрів регулятора проводиться експериментальним шляхом за наступним алгоритмом.

У працюючій системі вимикаються інтегральна і диференціальна складові регулятора ( ), тобто система переводиться в П-закон регулювання.

Шляхом послідовного збільшення з одночасною подачею невеликого стрибкоподібного сигналу завдання добиваються виникнення в системі незгасаючих коливань з періодом . Це відповідає виведенню системи на межу коливальної стійкості. При виникненні даного режиму роботи фіксуються значення критичного коефіцієнта посилення регулятора і періоду критичних коливань в системі . При появі критичних коливань жодна змінна системи не повинна виходити на рівень обмеження.

По значеннях і розраховуються параметри настройки регулятора:

П-регулятор: ;

ПІ-регулятор: ; ;

ПІД-регулятор: ; ; .

Розрахунок настройок регулятора можна проводити по критичній частоті власне об'єкту керування . Враховуючи, що власна частота ОУ співпадає з критичною частотою коливань замкнутої системи з П-регулятором, величини і можуть бути визначені по амплітуді і періоду критичних коливань власне об'єкту керування.

При виведенні замкнутої системи на межу коливальної стійкості амплітуда коливань може перевищити допустиме значення, що у свою чергу приведе до виникнення аварійної ситуації на об'єкті або до випуску бракованої продукції. Тому не всі системи керування промисловими об'єктами можуть виводиться на критичний режим роботи.

У випадку, коли відома перехідна функція системи, синтез регулятора можливо провести за розрахунковими формулами (табл.) з використанням характеристик перехідного процесу.

Рисунок 4.2 – Графіки а) вхідного сигналу,б) відгуку системи

та схема визначення динамічних характеристик

Для визначення динамічних характеристик перехідного процесу необхідно побудувати дотичну через точку перегину А.

Динамічний коефіцієнт підсилення – величина, що показує, в скільки разів дану ланку підсилює вхідний сигнал (у сталому режимі), і рівна відношенню величини технологічного параметра h_уст в сталому режимі до вхідної величини X:

(4.18)

Стале значення вихідної величини h_уст – це значення h при t → ∞.

У системах автоматичного регулювання, після отримання збурюючої дії регульований параметр змінюється не миттєво, а через деякий час. Цей час називається запізнюванням та процесу в об'єкті. Розрізняють ємкісне і транспортне запізнювання. Ємкісне запізнювання залежить від ємкості об'єкту регулювання. Транспортним (динамічним) запізнюванням та називається проміжок часу від моменту зміни вхідної величини x до початку зміни вихідної величини h. Чим більше, час повного запізнювання тим важче регулювати такий процес.

Постійна часу об'єкта Т може бути визначена відповідно до рис. 4.2.

Метод використовується для швидкої, наближеної оцінки значень параметрів настройки регулятора для оптимальних типових процесів регулювання.

Передавальна функція регулятора має вигляд:

(4.19)

Таблиця 4.1 – Формули для розрахунку регуляторів за відомими параметрами перехідного процесу.

Регулятор	Типовий процес регулювання
Аперіодичний	з 20%-м перерегулюванням	J_min
І
П
ПІ
ПІД

Синтез цифрового регулятора за аналоговим прототипом. Розглянемо процедуру синтезу алгоритму цифрового ПІД-регулятора з відповідного безперервного закону, що має вигляд

(4.20)

де – помилка регулювання.

Запишемо рівняння (4.1) в кінцевих різницях, шляхом заміни

(4.21)

де =1,2,3...– номер періоду квантування, – величина періоду квантування. Відзначимо, що при достатньо малих періодах квантування цифровий ПІД закон керування забезпечує майже таку ж якість процесів керування, що і початковий безперервний закон (4.20). На практиці замість обчислень абсолютних значень керуючого сигналу зручніше обчислювати його прирощення на кожному такті. В цьому випадку стає можливим використовувати даний алгоритм для керування об'єктами з пропорційними та інтегруючими виконавчими механізмами. В результаті можна отримати так званий швидкісний алгоритм управління, повністю еквівалентний початковому

(4.22)

Привівши подібні члени, отримаємо

(4.23)

де

, , (4.24)

Структурна схема цифрового ПІД-регулятора приведена на рис. 4.3.

Рисунок. 4.3 – Структурна схема швидкісного ПІД-регулятора

Вибір періоду квантування. Для того, щоб ефект квантування за часом мало позначався на динаміку системи цифрового регулювання, рекомендується вибирати період квантування із співвідношення:

(4.25)

де: – це час досягнення вихідним сигналом рівня 95% від усталеного значення при подачі на вхід об'єкту ступінчастого сигналу.

Інший підхід до вибору величини періоду квантування базується на рекомендаціях американських учених Зіглера і Никольса, згідно з якими:

(4.26)

де – період критичних коливань об'єкту керування.

Не можна вибирати великі періоди квантування, особливо для відповідальних процесів, оскільки в цьому випадку аварійні ситуації ліквідовуватимуться дуже повільно. У той же час, при дуже малому періоді квантування підвищуються вимоги до швидкодії ЕОМ і збільшується вплив шумів.

⇐ Предыдущая 2 3 4 5 6 7 8 91011 Следующая ⇒