Определение свойств объекта регулирования

Введение

При автоматизации технологических объектов управления (ТОУ) широко применяют одноконтурные системы регулирования (АСР), обеспечивающие стабилизацию выходных координат объектов. Проектирование таких АСР предполагает знание статических и динамических характеристик ТОУ, позволяющих произвести расчет системы регулирования - определить структуру регулятора и найти параметры его настройки. Одноконтурная замкнутая АСР, структурная схема которой показана на рис. 1, после размыкания контура обратной связи может быть представлена в виде изображенном на рис. 2. Согласно критерием Найквиста, если амплитудно-фазовая характеристика (АФХ) устойчивой разомкнутой АСР проходит при некоторой частоте ??через точку (1;?⁰), то замкнутая АСР будет находиться на границе устойчивости и пара корней его характеристического уравнения окажется на мнимой оси (остальные корни - слева от мнимой оси). Для того чтобы замкнутая АСР обладала заданной степенью колебательности, все корни ее характеристического уравнения должны находится внутри сектора АОВ (рис. 3), а одна пара корней - на лучах АО и ОВ. При этом одна элементарная гармоническая составляющая переходного процесса Y(t) будет обладать заданной степенью колебательности m, степень колебательности остальных составляющих Y(t) будет выше m и оси стремятся к нулю. Введение ограничения на степень колебательности равносильно введению запаса устойчивости АСР путем замены разницы устойчивости - мнимой оси - на лучи АОВ, отражением которых на плоскость АФХ является расширенная амплитудно - фазовая характеристика (РАФХ) (рис. 4). Тогда по аналогии с критерием Найквиста можно сформулировать следующее условие: если разомкнутая АСР имеет степень колебательности не ниже заданной m₃ и ее РАФХ проходит через точку (1), то замкнутая система регулирования будет обладать заданной степенью колебательности.

Этапы выполнения курсовой работы

Курсовую работу по курсу «Автоматическое управление» на тему «Расчетной АСР» необходимо выполнять в следующей последовательности:

- математически описать (модулировать) динамические свойства объекта, (те записать уравнение статики и динамики, передаточные функции).

- определить численные значения параметров, характеризующих свойства объекта (на основе исследовании физических и химических процессов, происходящих в объекте с учетом конструкции аппарата и характеристик участвующих в процессе веществ).

- найти решение полученного дифференциального уравнения и построить переходную характеристику h (t)

- экспериментально определить (снять) переходную характеристику на лабораторном стенде.

- сделать сравнительный анализ переходных характеристик полученных аналитически и экспериментально, сделать выводы.

- выполнить расчет параметров настройки автоматического регулятора, пользуясь одним из следующих методов:

- метод расширенных частотных характеристик.

- методом незатухающих колебаний.

- пользуясь экспериментальной переходной характеристикой и определенными по ней значениями постоянной времени Т_0, коэффициента усиления К₀ и времени запаздывания t.

- выполнить расчет пропускной способности, выбор условного прохода q пропускной характеристики исполнительного устройства.

- т. к. производстве нет возможности снять переходную характеристику (из-за скачкообразного изменения входной величины) экспериментальная часть выполняется лабораторных условиях. Лаборатория автоматического управления оснащена действующими системами, помогает студентам практически изучить структуру различных автоматических систем регулирования, ознакомиться с их характеристиками и конструкцией различных элементов, а также установить важнейшие факторы, влияющие на выбор структуры этих систем, типов регуляторов и приобрести навыки в расчете параметров их настройки.

Основы расчета одноконтурной АСР

Задачей расчета параметров настройки АСР является получение переходных процессов в САР заданного качества. Качество переходных процессов автоматического регулирования определяется свойствами системы в целом: В свою очередь свойства системы складываются из свойств ее составляющих, т.е. из свойств объекта регулирования и автоматического регулятора. Поскольку объект регулирования являются частью системы, то для достижения заданных свойств системы в целом необходимо выбрать соответствующий автоматический регулятор. Следовательно, с помощью регулятора системе придаются свойства, обеспечивающие заданное качество регулирования.

Таким oбpазом,расчет системы автоматического регулирования включает 2 задачи:

- определение свойств объекта регулирования.

- выбор и расчет автоматического регулятора с такими параметрами, чтобы автоматический регулятор дополнил характеристики объекта регулирования и обеспечил необходимое качество регулирования.

Определение свойств объекта регулирования

Исследовать свойства объекта регулирования и получить статические и динамические характеристики объекта можно аналитическими или экспериментальными методами.