расчет настроек типовых регуляторов одноконтурной АСР

Цель работы: определить настройки типового регулятора (ПИ, ПИД, ПД), минимизирующие интегральный квадратичный критерий I0 при заданном ограничении M<Mзад или m>mзад .

Выходная величина пропорционально – интегрального регулятора изменяется под действием пропорциональной и интегральной составляющих. Пропорционально – интегральный закон позволяет изменять как величину, так и скорость перемещения регулирующего органа пропорционально отклонению регулируемой величины от заданного значения. ПИ–регулятор, включая в себя пропорциональный и интегральный законы регулирования, очень часто может обеспечивать высокое качество регулирования, исключающее статическую и уменьшающее динамическую ошибки системы.
В ряде случаев качество регулирования можно повысить введением в закон регулирования составляющей, пропорциональной первой производной или скорости изменения входной величины регулятора. Эта дифференцирующая составляющая (Д–составляющая) формируется при помощи дополнительного устройства
После выбора законов регулирования необходимо по АФХ объекта оценить диапазон рабочих частот регулятора, определяемый как диапазон, при котором замкнутая АСР устройства (как правило, это соответствует условию положительности настроечных параметров регулятора). В общем случае диапазон рабочих частот регуляторов определяется формулами [2]:
(16)
где , ,– рабочие частоты регуляторов, соответствующие частоте колебаний переходного процесса в АСР с И, П и Д – регуляторами;
ωН, ωК – начальные и конечные точки диапазонов.
При наличии Д – составляющей выходная величина регулятора X изменяется с некоторым опережением относительно входной величины, пропорциональным скорости ее изменения.
При наличии в законе регулирования Д – составляющей регулятор реагирует и на изменения скорости входной величины, т. е. на интенсивность ее изменения; такой регулятор вступает в работу быстрее, чем П – регулятор. Введение в закон регулирования воздействия по производной приводит к усилению влияния регулятора на переходный процесс, при этом сокращается время переходного процесса и уменьшаются колебания регулируемой величины.
Для упрощения расчетов для ПИ и ПИД – регуляторов начальную частоту ωН можно считать равной нулю [5].
Конечную частоту диапазона рабочих частот для ПИ- и ПИД- регуляторов определим по расширенной АФХ объекта на рисунке 4.2.
Значение можно приближенно определить как точку пересечения АФХ модели объекта с отрицательной действительной полуосью. А частоту как точку АФХ, соответствующую фазовому сдвигу (точка в первом квадранте) [5]:
Тогда=5,99 c-1, а =0 c-1.
Получим ПИ- регулятор.

В данном курсовом проекте был выполнен расчет настроек типовых регуляторов одноконтурной АСР.
В ходе выполнения работы определили настроечные параметры типового (ПИ, ПИД) регулятора в одноконтурной АСР обеспечивающая минимум интегрального квадратичного критерия качества при заданном ограничении. Выбрали промышленный регулятор и определили его настройки.
Освоили методику Построения переходных кривых в замкнутой АСР по задающему и возмущающему воздействию методом Акульшина. Научились определять параметры моделей объекта по переходной кривой методом «площадей» Симою.
Под оптимальным процессом регулирования обычно понимают процесс удовлетворяющий требованиям к запасу устойчивости системы. Поиск оптимальных параметров настройки осуществляется вдоль границы заданного запаса устойчивости системы регулирования до достижения экстремума принятого критерия качества. В данной курсовой работе согласно заданию был принят интегральный квадратичный критерий. В результате по построенной кривой Д-разбиения были определены оптимальные настроечные параметры для ПИ-регулятора (К0 = 0,3; К1 = 0,3) и ПИД- регулятора (К0 = 0,817; К1 = 0,837;К2 =0,75). Для расчетов был выбран ПИД -регулятор, так как он дал более оптимальные значения показателей качества. В соответствии с полученными настроечными параметрами был выбран промышленный регулятор ТРМ 210 компании Овен, подходящий для заданной одноконтурной автоматической системы регулирования