Кормораздатчик мобильный электрифицированный: схема и процесс работы устройства...
Двойное оплодотворение у цветковых растений: Оплодотворение - это процесс слияния мужской и женской половых клеток с образованием зиготы...
Топ:
Выпускная квалификационная работа: Основная часть ВКР, как правило, состоит из двух-трех глав, каждая из которых, в свою очередь...
Проблема типологии научных революций: Глобальные научные революции и типы научной рациональности...
Генеалогическое древо Султанов Османской империи: Османские правители, вначале, будучи еще бейлербеями Анатолии, женились на дочерях византийских императоров...
Интересное:
Что нужно делать при лейкемии: Прежде всего, необходимо выяснить, не страдаете ли вы каким-либо душевным недугом...
Лечение прогрессирующих форм рака: Одним из наиболее важных достижений экспериментальной химиотерапии опухолей, начатой в 60-х и реализованной в 70-х годах, является...
Финансовый рынок и его значение в управлении денежными потоками на современном этапе: любому предприятию для расширения производства и увеличения прибыли нужны...
Дисциплины:
2018-01-04 | 586 |
5.00
из
|
Заказать работу |
|
|
Проблема выбора структуры и синтеза настроек регуляторов является наиболее сложной в теории и технике построения сложных систем автоматического управления [15]. В работах А. М. Летова, Р. Калмана впервые была поставлена, а затем в работах А.А. Красовского, М.М. Атанса и П.Фабла получила развитие теория аналитического конструирования оптимальных регуляторов. Аналитический обзор работ, посвященных оптимальному управлению динамическими объектами, приведен в журнале «Автоматика и телемеханика» [16]. Согласно определению А.М. Летова синтез закона управления представляет собой функцию координат состояния объекта, полученную на основе математического анализа, исходя из единых требований к качеству переходного процесса в форме минимуму оптимизирующего функционала [9, 15, 17– 21].
В работах [21, 22] А. А. Колесникова предлагается перейти от переменных в пространстве состояний к управлению агрегатными макропеременными в виде функций фазовых координат и параметров обратных связей. Численный метод структурно-параметрического синтеза регулятора, описанный в работах [20, 24], основан на построении множества функциональных зависимостей управления от координат пространства состояний и поиске оптимального решения с помощью генетического алгоритма. Отличительной особенностью подхода от задач вариационного оптимального управления является учет в постановке задачи всех свойств синтезированного управления.
Оптимизация, основанная на ЛПt - последовательности [25-27] позволяет решать задачи поиска оптимальных как параметров и режимов работы, так и синтеза систем управления. Адаптивный метод исследования пространства параметров, в основе которого лежит корректное определение допустимого множества решений использует в процессе поиска решения необходимые и достаточные условия оптимальности, что обеспечивает равномерное зондирование пространства параметров, учет множества критериев и принятие решения из множества Парета.
|
Под устойчивостью системы автоматического управления с ПИД-регулятором понимается способность системы возвращаться к слежению за уставкой после прекращения внешних воздействий. При этом под внешними воздействиями следует понимать не только любые возмущения, действующие на объект, но и шумы измерений, нестабильность уставки, шумы дискретизации и квантования и т.д. В производственных условиях попытки добиться устойчивости экспериментальным путем без идентификации объекта управления невозможно, поэтому практический интерес представляет анализ запасов устойчивости:
· запас по усилению – величина, на которую необходимо умножить передаточную функцию разомкнутой системы (состоящей из контроллера R(p) и объекта управления W(p)), чтобы ее модуль на частоте сдвига фаз 180° стал равен 1:
.
· запас по фазе (минимальная величина , на которую необходимо увеличить фазовый сдвиг в разомкнутой системе, чтобы суммарный фазовый сдвиг достиг 180°):
.
· запас устойчивости – минимальное расстояние от кривой годографа частотной передаточной функции до точки :
· запас по задержке – минимальная задержка, при добавлении которой контур не теряет устойчивость. Используется в случае, если годограф АФЧХ несколько раз пересекает ось действительных чисел. Для характеристики запасов выбирают точку наиболее близко расположенную к
Для приведения переходного процесса к оптимальному виду следует руководствоваться правилами:
· увеличение значения пропорционального канала регулирования приводит к увеличению быстродействия системы, но снижает запас устойчивости;
· уменьшение интегральной составляющей регулятора приводит к ускорению процесса ликвидации ошибки регулирования, а также сокращению запаса устойчивости;
|
· увеличение дифференциального канала регулирования увеличивает запас устойчивости и быстродействие системы.
Недостатком всех экспериментальных методик настройки регуляторов является неполнота информации о запасе устойчивости (с помощью критериев, позволяющих судить о том, как далеко находится система от состояния неустойчивости) и робастности системы, что является особенно актуальным для обеспечения надежности работы регулятора и всей системы в целом.
Высокая чувствительность САУ с ПИД-регулятором к отклонению от оптимальных значений каналов требует обоснованного выбора критерия точности регулирования и надежности ПИД-регулятора.
В нефтехимическом производстве приняты следующие критерии качества переходного процесса [8]:
· динамическая ошибка, значение которой не должно превышать заданной величины:
,
где – передаточная функция по ошибке.
· Колебательностьне должна превышать значения для нефтехимических технологических процессов (1,1¸1,5) % для обеспечения монотонных апериодических переходных процессов в системе:
· площадь под кривой разгона или вторая интегральная оценка должна быть минимальна при условии :
,
где - матрица, составленная из коэффициентов при производных от выходной величины :
.
Определители получаются из исходной матрицы путем замены столбца с номером на матрицу столбец для
Коэффициенты при производных от входного сигнала определяются по формулам:
, , , …, , …, .
Приведенные формулы применимы, если выполняется условие .
Интегральный критерий прямо пропорционален интегральной составляющей регулятора и обратно пропорционален пропорциональной , увеличение последней () для постоянного значения составляющей дифференциального канала соответствует уменьшению .
Задача синтеза регуляторов
При исследовании системы автоматического управления обычно решают одну из следующих задач: синтеза или анализа. При анализе структура и параметры САУ известны, требуется определить поведение в заданных условиях. Во втором случае, для заданного объекта управления требуется построить управляющее устройство, которое обеспечит требуемые значения показателей качества.
|
В задачу синтеза входит выбор структуры и параметров управляющего устройства (регулятора), при которых САУ будет устойчива, иметь необходимую точность воспроизведения задающего воздействия и качество переходного процесса.
Основными этапами решения задачи синтеза управляющих устройств являются:
1. формулировка технического задания на проектирование на основе анализа возможных режимов САУ (установившихся и переходных), возмущающихся воздействий, необходимой точности, ограничений на управляющие и регулируемые параметры, времени работы и др. Разрабатывается функциональная схема САУ, выбирается тип исполнительных, усилительных, измерительных устройств, вид используемой энергии и т.д.
2. проектируется структура управляющего устройства на основе следующих требований к качеству:
· статическая ошибка при подаче на вход САУ единичного ступенчатого воздействия не должна превышать допустимого значения или быть равной нулю;
· максимальное перерегулирование в системе не должно превышать допускаемого перерегулирования ;
· время переходного процесса не должно превышать допускаемого значения;
· максимальное ускорение выходной переменной при заданных условиях не должно превышать допустимого значения и т.д.
Область допустимых значений прямых показателей качества регулирования для наглядности представляют в виде «коробочки Солодовникова» [14] (рис. 34).
Рисунок 34 – Область допустимых значений показателей переходной характеристики [14]
3. Рассчитываются параметры управляющего устройства, используя либо методы, направленные на обеспечение требований к качеству регулирования, либо метод подбора, при котором оператор системы должен как можно точнее соответствовать желаемому оператору.
4. Анализ устойчивости САУ с учетом вычисленных на шаге 3 значений параметров регулятора и проверка соответствия скорректированной системы требованиям, сформулированным в техническом задании. В случае не удовлетворительного результата, возвращаемся ко второму и третьему шагу.
5. Аппаратная реализация устройства управления, т.е. разработка принципиальной схемы в соответствии с выбранной структурой и рассчитанными параметрами.
|
6. Испытания синтезированной САУ.
На рисунке 35 показаны переходные характеристики некоторого технологического объекта (О) и систем регулирования, построенных на его основе и реализующих один из типовых алгоритмов регулирования (П, И, ПИ, ПД, ПИД). Диаграммы изменения выходного сигнала получены в ответ на единичное ступенчатое воздействие, настройки каналов регулирования назначались таким образом, чтобы обеспечить одинаковый запас устойчивости.
Рисунок 35 – Переходные процессы в объекте и в системе объект - регулятор
По результатам анализа графиков переходных характеристик следуетотметить, что:
· наибольшее время переходного процесса и перерегулирование наблюдается в системе с И-регулятором;
· наименьшее время переходного процесса в системах с П- и ПД-регулятором, но в обоих случаях присутствует статическая ошибка;
· время переходного процесса и перерегулирование в системе с ПИ-регулятором оказываются больше, чем с ПИД-регулятором на 25-30%.
|
|
Двойное оплодотворение у цветковых растений: Оплодотворение - это процесс слияния мужской и женской половых клеток с образованием зиготы...
История создания датчика движения: Первый прибор для обнаружения движения был изобретен немецким физиком Генрихом Герцем...
Своеобразие русской архитектуры: Основной материал – дерево – быстрота постройки, но недолговечность и необходимость деления...
Опора деревянной одностоечной и способы укрепление угловых опор: Опоры ВЛ - конструкции, предназначенные для поддерживания проводов на необходимой высоте над землей, водой...
© cyberpedia.su 2017-2024 - Не является автором материалов. Исключительное право сохранено за автором текста.
Если вы не хотите, чтобы данный материал был у нас на сайте, перейдите по ссылке: Нарушение авторских прав. Мы поможем в написании вашей работы!