ЛР5_Исследование одноконтурной системы регулирования с ПИ-регулятором в условиях возмущающих воздействий на объект регулирования

Школа Инженерная школа энергетики НОЦ И.Н. Бутакова

Направление 13.03.01 Теплоэнергетика и теплотехника

Отчет по лабораторной работе по дисциплине «Управление техническими системами»

«Исследование одноконтурной системы регулирования с ПИрегулятором в условиях возмущающих воздействий на объект

регулирования»

Томск 2022

автоматического регулирования с ПИ-регулятором для различных видов возмущающих воздействий.

Таблица 1 – Вариант задания

Порядок выполнения работы

Сначала построим схему, предоставленную в методических указаниях

данных для этой лабораторной работы, и график для нее.

Рисунок 1 – Структурная схема одноконтурной САР

2

Для возмущения «Ступенька»

В программе МВТУ моделируем САР с ПИ-регулятором, структурная

схема которой приведена на рисунке 2:

Рисунок 2 – Структурная схема одноконтурной САР с ПИ-регулятором при воздействии

возмущений «ступенька»

Задаются параметры возмущения согласно варианту №2 (Таблица 1) и

строится график переходного процесса с графиком возмущающего

воздействия на одной плоскости (Рисунок 3):

Рисунок 3 – Переходный процесс САР с ПИ-регулятором

3

Для снижения времени регулирования вводятся изменения параметров настройки регулятора: п увеличивается с 1,5 до 3, и уменьшается с 5 до 4,5.

Строится график переходного процесса при воздействии возмущения

«ступенька» с измененными параметрами ПИ-регулятора и по нему производится расчет оценок качества для переходного процесса САР с ПИ-

регулятором отдельно по каналу задания и каналу возмущения.

Рисунок 4 – График переходного процесса при воздействии возмущений «ступенька» при

п = 3, и = 4,5

4

Для возмущения «Нормальный шум»

В программе МВТУ моделируем САР с ПИ-регулятором, структурная

схема которой приведена на рисунке 4:

Рисунок 5 – Структурная схема одноконтурной САР с ПИ-регулятором при воздействии

возмущений «нормальный шум»

Задаются параметры возмущения согласно варианту №2 (Таблица 1) и

строится график переходного процесса (Рисунок 6) и график возмущающего

воздействия (Рисунок 7):

Рисунок 6 – График переходного процесса при воздействии возмущений «нормальный

шум»

5

Рисунок 7 – График нормального шума при коэффициенте дисперсии 1

Для снижения времени регулирования вводятся изменения параметров настройки регулятора: п увеличивается с 1,5 до 3, и уменьшается с 5 до 4,5.

Строится график переходного процесса при воздействии возмущения

«ступенька» с измененными параметрами ПИ-регулятора и по нему производится расчет оценок качества для переходного процесса САР с ПИ-

регулятором отдельно.

Рисунок 8 – График переходного процесса при воздействии возмущений «нормальный

шум» при п = 3, и = 4,5

Расчет оценок качества:

1) Динамическая ошибка: 1 = 0,42;

2) Перерегулирование: = 1∙100% = 0,42∙100% = 42%;

(∞) 1

6

3) Статическая ошибка: ст = − (∞) = 1 − 1 = 0, где – величина сигнала задания.

4) Степень затухания: Ѱ = 1− 2 = 0,42−0,049 = 0,883, где 2 – вторая амплитуда

1 0,42

колебаний.

5) Время регулирования: р = 12 с.

Для возмущения «Блок с кусочно-линейной характеристикой»

В программе МВТУ моделируем САР с ПИ-регулятором, структурная

схема которой приведена на рисунке 9.

Рисунок 9 – Структурная схема одноконтурной САР с ПИ-регулятором при воздействии

возмущений «блок с кусочно-линейной характеристикой»

Задаются параметры возмущения согласно варианту №2 (Таблица 1) и

строится график переходного процесса (Рисунок 10) и график возмущающего

воздействия (Рисунок 11):

Рисунок 10 – График переходного процесса при воздействии возмущений «блок с кусочно-

линейной характеристикой»

7

Рисунок 11 – График ступенчатого возмущения на объект управления

Для снижения времени регулирования вводятся изменения параметров настройки регулятора: п увеличивается с 1,5 до 3, и уменьшается с 5 до 4,5.

Строится график переходного процесса при воздействии возмущения

«ступенька» с измененными параметрами ПИ-регулятора и по нему производится расчет оценок качества для переходного процесса САР с ПИ-

регулятором.

Рисунок 12 – График переходного процесса при воздействии возмущений «блок с кусочно-

линейной характеристикой» при п = 3, и = 4,5

Расчет оценок качества:

1) Динамическая ошибка: 1 = 0,42;

Получение переходного процесса по каналу возмущения при

ступенчатом внешнем воздействии

Получить график переходного процесса по каналу возмущающего воздействия (канал f–y). Структурная схема системы, преобразованная по каналу f–y, приведена на рисунке 13. В качестве возмущающего воздействия подается ступенчатый сигнал с параметрами из таблицы 1 согласно варианту №2.

Рисунок 13 – Структурная схема системы автоматического регулирования по каналу

возмущающего воздействия реализованная в программе МВТУ

Задаются параметры ПИ-регулятора: kп = 3, kи = 4,5. Строится график переходного процесса по каналу возмущения при ступенчатом внешнем воздействии с заданными параметрами ПИ-регулятора (рисунок 14-15).

Запишем передаточную функцию в развёрнутом виде:

1= рег − ;

= рег ∙ об ∙ ;

1= рег ∙ об ∙ ( рег − ) ;

9

Рисунок 14 – График переходного процесса по каналу возмущения при ступенчатом

внешнем воздействии при п = 3, и = 4,5

10