Методические указания по выполнению расчета регулирования и типа регулятора

Методические указания по выполнению расчета регулирования и типа регулятора
Задача выбора закона управления и типа регулятора состоит в следующем - необходимо выбрать такой тип регулятора, который при минимальной стоимости и максимальной надежности обеспечивал бы заданное качество регулирования.
Управляемый объект и управляющее устройство образуют систему автоматического регулирования.
Для каждого объекта регулирования существует определенная зависимость между выходными и входными величинами. Эта зависимость выражена на кривой разгона объекта, полученной на преддипломной практике экспериментальным способом.
По кривой разгона можно сделать вывод, что рассматриваемый нами объект управления является объектом с самовыравниванием, так как описывается апериодическим (инерционным) звеном первого порядка, и статическим объектом.
По кривой разгона определяем следующие параметры, характеризующие динамические свойства объекта: постоянную времени, время запаздывания, коэффициент передачи. Строим касательную к точке перегиба кривой разгона, и определяем по графику необходимые параметры.
Передаточная функция Wоб находится по формуле
(1)
где Тоб – постоянная времени объекта, с;
τоб – время запаздывания, с;
коб – коэффициент передачи объекта
Идеальные регуляторы непрерывного действия имеют различные передаточные функции и настройки.
Для П-регулятора передаточная функция W(p) имеет вид
, (2)
где кр - коэффициент передачи
Для И-регулятора передаточная функция W(p) имеет вид
, (3)
где кр - коэффициент передачи
Для ПИ-регулятор передаточная функция W(p) имеет вид
, (4)
где кр - коэффициент передачи;
Ти - время изодрома, сДля ПИД-регулятор передаточная функция W(p) имеет вид
, (5)
где кр - коэффициент передачи;
Ти - время изодрома, с;
Тд — постоянная дифференцирования (время предварения), с
Выходная величина регулятора — ход исполнительного механизма равна обычно входной величине ОУ — ходу регулирующего органа, поэтому величина кр измеряется в % хода регулир. органа.
Свойства объекта управления в первом приближении могут быть оценены по отношению времени запаздывания об к постоянной времени объекта Тоб. Чем это отношение больше, тем задача автоматизации сложнее, и потому инженерный метод расчета рекомендует:
при об/Тоб < 0,2 позиционный регулятор;
при 0,2 ≤об/Тоб ≤1 регулятор непрерывного действия;
при об/Тоб > 1 импульсный или цифровой регулятор.
Далее определяем настройки параметров регулятора по таблице 1.
Таблица 1 - Определение параметров настроек регулятора
Тип
регулятора Вид объекта Вид переходного процесса
Пс самовыравниванием

ПИ с самовыравниванием ,
Ти=0,7 ТобПродолжение таблицы 1
Тип
регулятора Вид объекта Вид переходного процесса
ПИД с самовыравниванием ,
Ти=2 τоб ,Тд=0,4 τоб
По найденным данным строится структурная схема в соответствии с рисунком 1.

Рисунок 1 - Модель схемы регулирования
Понятие устойчивости является важнейшей качественной оценкой динамических свойств САР. Устойчивость САР связана с характером её поведения после прекращения внешнего воздействия. Причем, если показатели точности определяют степень полезности и эффективности системы, то от устойчивости зависит работоспособность системы.
С целью упрощения анализа устойчивости систем разработан ряд специальных методов, которые получили название критерии устойчивости. Критерии устойчивости делятся на две разновидности: алгебраические и частотные. Критерии устойчивости позволяют также оценить влияние параметров системы на устойчивость.
Далее определим качественные показатели регулирования системы (перерегулирование , время регулирования tрег, время нарастания tн, время достижения максимума tmax, колебательность N) по переходной характеристике h(t), в соответствии с рисунком 2.

Рисунок 2 – Пример переходной характеристики
Время регулирования tрег определяется отрезком времени от начала переходного процесса до момента, после которого управляемая величина не отклоняется от установившегося значения больше, чем на величину погрешности Δ. Время нарастания tн определяется отрезком времени от начала переходного процесса до пересечения кривой с линией установившегося значения. Колебательность N определяется количеством забросов за время регулирование.