Определение оптимальных параметров регуляторов по методике Циглера – Николса

Метод Циглера–Николса (предложен 1942 г.) позволяет на основе не сложного эксперимента определить исходные данные и по ним рассчитать оптимальные настройки типовых П–, ПИ- и ПИД регуляторов. Цель эксперимента – определить критический коэффициент усиления П–регулятора (или ,см. формулу 2) и период не затухающих колебаний Т_пер. регулируемой величины на границе устойчивости. По значениям и Т_пер по формулам, приведенным в табл. 2 определяются оптимальные настройки регуляторов.

Таблица 2

Парамерт Регулятор настройки	PB, K1	TI, K0	TD, K2
П–регулятор		––	––
ПИ–ргулятор			––
ПИД–ргулятор

Методика Циглера–Николса может быть реализована следующим образом.

1. Переходим в окно PID1 группы панелей настройка (см. раздел 2.1.2) и устанавливаем значение PB1=15% (согласовать с преподавателем). Переходим к панели оператора.

2. Увеличиваем задание регулятору скачком до SP≈115⁰С, наблюдаем за изменением регулируемой величины PV. Когда значение PVдостигнет ≈115⁰С, скачком возвращаем значение SPк прежнему значению (SP≈100⁰С). Продолжаем наблюдать за изменением регулируемой величины PV. Если процесс затухает (амплитуды колебаний убывают) уменьшаем значение PB1, например, до 10%.

3. Уменьшаем значение PB1 (увеличиваем коэффициент усиления К_р) и повторяем пункт 2, пока не будут получены незатухающие колебания, рис.3.

4. Записываем PB1_крит,как значениеPB1отвечающее незатухающим колебаниям, аТ_пернаходим по графику, рис.3;

5. По формулам, приведенным в табл.2 находим оптимальные настройки для трех регуляторов;

6. Устанавливаем значение PB^опт для П–регулятора и дождавшись установления процесса, производим скачкообразное изменение задания на 15–20 ⁰С. Наблюдаем за переходным процессом и зарисовываем его.

7. Последовательно устанавливаем оптимальные настройки для ПИ– и ПИД-регулятора и повторяем пункт 6.

Замечание 3. Изменения задания производить только после завершения переходного процесса.

Оформление отчета

К защите лабораторной работы необходимо представить изображения, полученных переходных процессов, значения настроечных параметров, статическую характеристику объекта, а также ответить на контрольные вопросы.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

к лабораторной работе «ИССЛЕДОВАНИЕ АСР ТЕПЛОВОГО ОБЪЕКТА»

1. Дайте определение:

1.1. Автоматического регулирования (управления);

1.2. Регулируемой величины;

1.3. Объекта управления (регулирования);

1.4. Автоматического регулятора;

1.5. Задающего воздействия (задания);

1.6. Возмущающего воздействия;

1.7. Управляющего (регулирующего) воздействия.

2. Назовите основные принципы регулирования, укажите их достоинства и недостатки.

3. Приведите функциональную схему АСР:

- по отклонению;

- по возмущению;

- комбинированного действия.

Поясните назначение основных элементов, особенности функционирования, укажите достоинства и недостатки.

4. Дайте классификацию АСР по виду задающего воздействия.

Приведите примеры.

5. Дайте определение статической и астатической АСР:

- по задающему воздействию;

- по возмущающему воздействию.

Приведите статические характеристики.

6. Дайте определение:

- системы стабилизации;

- системы программного регулирования;

- следящей системы.

7. Приведите пример простейшей АСР уровня. Докажите, что она является статической по возмущающему воздействию.

8. Приведите пример АСР уровня с электрическим исполнительным двигателем. Докажите, что она астатическая по возмущению.

9. Сформулируйте основные задачи курса Теория управления.

10. Дайте определение системы прямого и непрямого регулирования. Укажите достоинства и недостатки.

11. В каких случаях возникает необходимость в самонастраивающихся (адаптивных) АСР ?

12. Приведите функциональную схему АСР с самонастройкой параметров. Поясните особенности ее работы.

13. Дайте характеристику законов регулирования (регуляторов) АСР.

14. Дайте характеристику непрерывных и дискретных систем.

15. В чем особенности односвязных и многосвязных АСР?