Для обучающихся по выполнению

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

ДЛЯ ОБУЧАЮЩИХСЯ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ

КУРСОВОГО  ПРОЕКТА

 

ПМ 01Разработка и компьютерное моделирование элементов систем автоматизации с учетом специфики технологических процессов

 МДК 01.02 Тестирование разработанной модели элементов систем автоматизации с формированием пакета технической документации

Для специальности среднего профессионального образования                           15.02.14 Оснащение средствами автоматизации технологических процессов и производств (производство машин и оборудования)

 

2019 год

	Должность		Фамилия/Подпись	Дата
Разработал	Преподаватель		Манапова О.Н.
Проверил	Методист УМО		Разаманова З.Н.
Согласовал	Зам. директора по УР		Калиновская Т.С.
Версия: 01

Без подписи документ действителен 3 суток после распечатки. Дата и время распечатки:   26 августа 2019

Экземпляр № _____ с. 1 из 59 ____  

ГБПОУ «ЮУГК»

Учебно-методический отдел

Учебно-методическое пособие 

Методические указания для обучающихся по выполнению курсового проекта

           

 

ББК 74.57

  Манапова О.Н. Методические указания для студентов по выполнению курсового проекта для специальности    15.02.14 Оснащение средствами автоматизации технологических процессов и производств (производство машин и оборудования) по МДК 01.02 Тестирование разработанной модели элементов систем автоматизации с формированием пакета технической документации:  Учебно-методическое пособие. - Издательский центр ГБПОУ  «ЮУГК» 2019.- 59 с.

 

 Рассмотрено и одобрено на заседании предметно-цикловой комиссии АТППиАСУ. Протокол № 01 от 27 августа 2019 г. 

Председатель ПЦК _______________Н.В. Выбойщик                                                                                              

  Рекомендовано к изданию методическим советом ГБПОУ «ЮУГК» (протокол № 01 от 28 августа  2019 г.)

Методические указания содержат основные сведения о структуре, содержании курсового проекта, тематику,  порядок и пример выполнения.   Приводятся требования к оформлению   курсового проекта. Методические указания составлены в соответствии с рабочей программой     ПМ 01Разработка и компьютерное моделирование элементов систем автоматизации с учетом специфики технологических процессов.

Предназначены для студентов специальности   15.02.14 Оснащение средствами автоматизации технологических процессов и производств (производство машин и оборудования).

 

© Манапова О.Н., 2019

© ГБПОУ  «ЮУГК», 2019

Версия: 01

Без подписи документ действителен 3 суток после распечатки. Дата и время распечатки:  26 августа 2019

Экземпляр № 01

с. 2 из 59

 

СОДЕРЖАНИЕ	№  стр.
1  Общие положения	4
2 Тематика курсового проекта	7
3 Структура курсового проекта	7
4 Требования к оформлению курсового проекта	8
5 Пример выполнения курсового проекта	10
5.1 Теоретическая часть	10
5.2 Практическая часть	19
5.2.1 Моделирование исходного варианта  системы автоматического регулирования	19
5.2.2 Моделирование исходного варианта системы автоматического регулирования	21
5.2.3 Выбор и компьютерное моделирование     типового закона регулирования системы автоматического регулирования	24
5.2.4 Расчет устойчивости замкнутой системы автоматического регулирования	28
5.2.5 Определение показателей качества системы автоматического регулирования	29
5.3 Заключение	33
Приложения А-Г Образцы оформления	35
Приложение Д   Варианты индивидуальных заданий по линейным системам автоматического регулирования	40
Вариант1 Система автоматического регулирования температуры в помещении	40
Вариант 2 Система автоматического регулирования температуры в печи	42
Вариант Система автоматического регулирования температуры воздуха в теплице	45
Вариант 4 Система автоматического регулирования давления в ресивере	48
Вариант 5 Система автоматического регулирования угловой скорости гидротурбины	50
Вариант 6 Система автоматического регулирования температуры теплоносителя зерносушилки	52
Вариант 7 Система автоматического регулирования температуры воздуха, подаваемого в зерносушилку	54
Вариант 8 Система автоматического регулирования температуры в теплице	56

1 Общие положения

  Курсовой проект завершает изучение МДК 01.02 Тестирование разработанной модели элементов систем автоматизации с формированием пакета технической документации.

    При курсовом проектировании обучающийся:

- должен обладать общими компетенциями, включающими в себя способность:

ОК 1. Выбирать способы решения задач профессиональной деятельности, применительно к различным контекстам.

ОК 2. Осуществлять поиск, анализ и интерпретацию информации, необходимой для выполнения задач профессиональной деятельности.

ОК 3. Планировать и реализовывать собственное профессиональное и личностное развитие.

ОК 4. Работать в коллективе и команде, эффективно взаимодействовать с коллегами, руководством, клиентами.

ОК 5. Осуществлять устную и письменную коммуникацию на государственном языке с учетом особенностей социального и культурного контекста.

ОК 9. Использовать информационные технологии в профессиональной деятельности.

ОК10. Пользоваться профессиональной документацией на государственном и иностранном языках.

 

- должен обладать профессиональными компетенциями, соответствующими основным видам профессиональной деятельности:

ПК 1.1. Осуществлять анализ имеющихся решений для выбора программного обеспечения для создания и тестирования модели элементов систем автоматизации на основе технического задания.

ПК 1.2. Разрабатывать виртуальную модель элементов систем автоматизации на основе выбранного программного обеспечения и технического задания.

ПК 1.3. Проводить виртуальное тестирование разработанной модели элементов систем автоматизации для оценки функциональности компонентов.

ПК 1.4. Формировать пакет технической документации на разработанную модель элементов систем автоматизации.

 В результате изучения междисциплинарного курса обучающийся должен:

 

иметь практический опыт:

 разработки виртуальных моделей элементов систем автоматизации на основе выбранного программного обеспечения и технического задания;

проведения виртуального тестирования разработанной модели элементов систем автоматизации для оценки функциональности компонентов;

формирования пакетов технической документации на разработанную модель элементов систем автоматизации;

уметь:

анализировать имеющиеся решения по выбору программного обеспечения для создания и тестирования модели элементов систем автоматизации;

выбирать и применять программное обеспечение для создания и тестирования модели элементов систем автоматизации на основе технического задания;

создавать и тестировать модели элементов систем автоматизации на основе технического задания;

разрабатывать виртуальную модель элементов систем автоматизации на основе выбранного программного обеспечения и технического задания;

использовать методику построения виртуальной модели;

использовать пакеты прикладных программ (CAD/CAM – системы) для разработки виртуальной модели элементов систем автоматизации;

использовать автоматизированные рабочие места техника для разработки виртуальной модели элементов систем автоматизации на основе выбранного программного обеспечения и технического задания;

проводить виртуальное тестирование разработанной модели элементов систем автоматизации;

проводить оценку функциональности компонентов;

использовать автоматизированные рабочие места техника для виртуального тестирования разработанной модели элементов систем автоматизации для оценки функциональности компонентов;

использовать пакеты прикладных программ (CAD/CAM – системы) для разработки технической документации на проектирование элементов систем автоматизации;

оформлять техническую документацию на разработанную модель элементов систем автоматизации, в том числе с использованием средств САПР;

читать и понимать чертежи и технологическую документацию;

 

Знать:

теоретические основы моделирования;

назначения и области применения элементов систем автоматизации;

содержания и правила оформления технических заданий на проектирование;

методики построения виртуальных моделей;

программное обеспечение для построения виртуальных моделей;

функциональное назначение элементов систем автоматизации;

классификацию, назначение, область применения и технологические возможности элементов систем автоматизации;

служебное назначение и конструктивно-технологических признаки разрабатываемых элементов систем автоматизации;

 требования ЕСКД и ЕСТД к оформлению технической документации для элементов систем автоматизации.

Работа над курсовым проектом способствует систематизации, закреплению, углублению знаний, полученных студентами в ходе теоретического обучения, применению этих знаний для комплексного решения поставленных профессиональных задач, развитию самостоятельности и организованности, подготовки к выполнению и защите выпускной квалификационной работы.

2 Тематика курсовых проектов

 

 

          Темы курсового проекта определены требованиями к результатам освоения программы подготовки специалистов среднего звена, предусмотренными Федеральным государственным образовательным стандартом по специальности   по специальности среднего профессионального образования 15.02.14 Оснащение средствами автоматизации технологических процессов и производств (по отраслям).

    В процессе курсового проектирования студенты разрабатывают и выполняют компьютерное моделирование   системы автоматического регулирования (далее - САР):

- САР температуры в помещении;

- САР температуры в печи;

- САР температуры воздуха в теплице;

- САР давления в ресивере;

- САР угловой скорости гидротурбины;

- САР температуры теплоносителя зерносушилки;

- САР воздуха, подаваемого в зерносушилку;

- САР температуры в теплице.

3 Структура курсового проекта

 

    3.1  Введение

Во введении раскрывается актуальность и значение темы, формулируются цели и задачи проекта.

3.2  Теоретическая часть

3.2.1 Теоретические основы моделирования

3.2.2 Программное обеспечение для создания и тестирования модели элементов систем автоматизации

3.2.3 Описание принципа работы системы автоматического регулирования

3.2.4 Разработка функциональной и структурной схемы системы автоматического регулирования

 

3.3  Практическая часть

3.3.1 Моделирование элементов САР

3.3.2 Моделирование исходного варианта САР

3.3.3 Выбор и компьютерное моделирование САР типового закона регулирования

3.3.4 Расчет устойчивости замкнутой САР

3.3.5 Определение показателей качества САР

3.4 Заключение

 Содержит выводы по проекту

3.5Список  литературы

 

4 Требования к  оформлению курсового проекта

 

 

Курсовой проект состоит из расчетно-пояснительной записки объемом не менее 20 страниц машинописного текста формата А4,  трех графических листов   формата А2, двух графических листов формата А3.   

Расчетно-пояснительная  записка должна содержать:

- титульный лист;

- задание, подписанное преподавателем;

- содержание;

- введение, в котором раскрывается актуальность и значение темы, формулируются цели и задачи проекта;

- основной части, которая обычно состоит из двух разделов: в первом разделе содержатся теоретические основы разрабатываемой темы;

- вторым разделом является практическая часть, которая представлена расчетами, графиками, таблицами, схемами и т.п.;

- выводы и рекомендации относительно возможностей практического применения материалов проекта;

- списка используемой литературы;

- приложения.

Курсовой проект оформляется в соответствии с требованиями   ЕСТД, ЕСКД, ГОСТ 2.105-95 [1], ГОСТ 2.107-96 [2], методическими рекомендациями по выполнению и защите выпускной квалификационной работы по укрупненным группам специальностей 11.00.00, 15.00.00, 23.00.00, 27.00.00 [3].

В графической части курсового проекта  должны быть приведены:

- принципиальная схема САР — формат А2;

- функциональная схема САР — формат А2;

_- структурная схема моделирования САР в среде ПК «МВТУ— формат А2;

_- график процесса регулирования по исходным данным— формат А3;

- график процесса регулирования скорректированной САР – формат А3.

Графическая часть выполняется с использованием средств САПР и соблюдением ГОСТов и ЕСКД. Данные требования относятся к иллюстрационной части расчетно-пояснительной записки.

Шифр документа должен соответствовать коду конструкторского документа:

- пояснительная записка – ПЗ;

- схема электрическая структурная – Э1;

- схема электрическая функциональная – Э2;

- схема электрическая принципиальная – Э3.

 Примерная содержательная компоновка графического листа приведена в Приложении А. Каждый чертеж графической части курсового проекта должен иметь штамп и, при необходимости, таблицу для спецификации. Пример оформления титульного листа – Приложение Б, оформление содержания курсового проекта – Приложение В. Пример оформления списка литературы – Приложение Г. Пример выполнения штампа в Приложениях В, Г.

 

5 Пример выполнения  курсового проекта    

Задание. Для заданного варианта САР, реализующего П-закон регулирования, выполните компьютерное моделирование элементов САР и всей системы с помощью ПК «МВТУ». В результате моделирования: оцените устойчивость и качество САР.

  Если показатели качества САР не удовлетворяют заданным требованиям, то посредством вариации параметров закона регулирования добейтесь удовлетворительных показателей качества.

5.1Теоретическая часть

5.1.1 Теоретические основы моделирования

- Студент самостоятельно осуществляет поиск, анализ и интерпретацию информации, необходимой для выполнения задач профессиональной деятельности.

5.1.2 Программное обеспечение для создания и тестирования модели элементов систем автоматизации

- Студент самостоятельно осуществляет поиск, анализ и интерпретацию информации, необходимой для выполнения задач профессиональной деятельности.

5.1.3 Описание принципа работы системы автоматического регулирования

 Принципиальная схема САР показана на рис. 5.1. Принцип ее работы следующим. Напряжение генератора U измеряется трансформатором TV1 и выпрямителем V1…V6 преобразуется в напряжение U₃. Напряжение U₃ подается на вход системы встречного задающего напряжению U₀. В результате получается разность напряжений DU= U₀ – U_3. При уменьшении напряжения U₃ разность DU возрастает, что приводит к увеличению напряжения возбуждения U_в генератора и к восстановлению его напряжения U  до заданного значения. При увеличении напряжения U_з разность DU уменьшается, что вызывает снижение напряжения возбуждения генератора, а, следовательно, и его напряжения U до требуемого значения. Таким образом, само отклонение регулируемой величины (напряжения генератора) от заданного значения вызывает изменение регулирующего воздействия так, чтобы уменьшить это отклонение и вернуть регулируемую величину к заданному значению.

Динамические свойства объекта регулирования и элементов САР описываются следующими дифференциальными и алгебраическими уравнениями.

Синхронный генератор G1:

                       (5.1)

Где -постоянная времени

  -передаточный коэффициент по регулирующему воздействию ();

  -передаточный коэффициент по возмущающему воздействию             ().

Возбудитель-генератор постоянного тока G2:

                                    (5.2)

Где -постоянная времени ();

  -передаточный коэффициент ().

               

Рисунок 5.1 -  Упрощенная принципиальная схема САР: G1-синхронный генератор; G2-генератор возбуждения; А2-электромашинный усилитель; А1-электронный усилитель; Z-нагрузка; VD1…VD6, TV1-элементы обратной связи; R₀-задающий резистор.

Электромашинный усилитель А2:

                              (5.3)

 где -постоянная времени ( =0,15 с);

  -коэффициент демпфирования ( =1,17);

-коэффициент усиления электромашинного усилителя по напряжению ( = 2).

Электронный усилитель А1:

,                                              (5.4)

где -коэффициент усиления электронного усилителя по напряжению (варьируемая величина =1…35).

Понижающий трансформатор TV 1:

                                                (5.5)

Где - передаточный коэффициент (коэффициент трансформации = 0,001).

Выпрямительная схема Ларионова VD 1… VD 6:

                                               (5.6)

Где  - передаточный коэффициент схемы Ларионова (  = 2,34).

Переменные величины (входные, выходные величины, входящие в приведенные выше уравнения) имеют следующий физический смысл:

- U - напряжение на зажимах синхронного генератора, В;

- U _в - напряжение на обмотке возбуждения синхронного генератора (выходное напряжение возбудителя), В;

- I - ток нагрузки синхронного генератора, А;

- U ₂ - выходное напряжение электромашинного усилителя, В;

- U ₁ - напряжение на обмотке управления электромашинного усилителя (выходное напряжение электронного усилителя), В;

- U ₃ - сигнал (напряжение) обратной связи, В;

- U ₀ - задающий сигнал (задающее напряжение), В;

- D U = U ₀ - U ₃ - сигнал рассогласования, В.

Номинальное напряжение синхронного генератора U _н =6300 В.

Его номинальный ток I _н =688 А.

Входные воздействия САР:

- задающее воздействие U ₀ (его значение подбирается в процессе моделирования таким, чтобы при номинальном токе нагрузки I _н =688 А напряжение на выходе САР было равно номинальному значению напряжения U _н =6300 В);

- максимальное возмущающее воздействие – скачкообразное изменение тока нагрузки I от I_х.х.=0 до I_н=688 A (I_х.х. –ток холостого хода генератора). Отклонение напряжения на зажимах генератора U в установившемся режиме от номинального значения не должно превышать ±5% (±315 В).

Из анализа принципиальной схемы (рис.5.1) и приведенного описания САР следует, что объектом регулирования является синхронный генератор G1, который можно представить в виде функциональной схемы, показанной на рис.5.2.

Из физического принципа работы синхронного генератора и анализа уравнения (5.1) следует, что при увеличении (уменьшении) напряжения возбуждения U_в напряжение на зажимах генератора U увеличивается (уменьшается). Влияние возмущения (тока нагрузки I) на напряжение U приводит к обратному эффекту: при росте значения тока нагрузки I напряжение U уменьшается, а при снижении тока I напряжение U увеличивается.      

 

                                                  I

ОР

                                    U _в                                                 U

                                                        

Рисунок 5.2  -  Синхронный генератор как объект регулирования: U-регулируемая величина; U_в-регулирующее воздействие; I-возмущающее воздействие

В рассматриваемой САР (рис.5.1) генератор возбуждения G2 выполняет роль исполнительного органа (элемента), который можно представить в виде функционального элемента, показанного на рис.5.3.       

ИО

                              U ₂                                                U _в

 

Рисунок 5.3 -  Возбудитель как исполнительный орган

В САР (рис.5.1) имеется два усилителя А1 и А2. Первый выполняет роль усилителя напряжения, а второй - усилителя мощности. Как функциональные элементы их можно изобразить в виде, приведенном на рис.5.4.

УО2

УО1

УО2

 DU                          U₁                U₁                                                  U₂

                

                   а                                                 б

Рисунок 5.4 -  Функциональные схемы а - электронного

и б - электромашинного усилителя

В цепи (канале) обратной связи САР (рис.5.1) имеются два элемента: трансформатор напряжения TV 1 и выпрямитель VD 1… VD 6.

Первый элемент можно трактовать как воспринимающий орган (ВО), а второй-как преобразующий орган (ПО) (рис.5.5).

 

ВО

ПО

ПО

ВО

U₃                              ~ U   ~ U                                    U

                   а                                          б

Рисунок 5.5 -  Функциональные схемы элементов, входящих в канал обратной связи: а-трансформатора TV1; б-выпрямителя VD1…VD6

В рассматриваемой САР (рис.5.1) применена гальваническая схема сравнения сигналов (задающего Uо и сигнала обратной связи Uз). Ее функциональную схему можно представить в виде, приведенном на рис.5.6.

 

                           U₀                    DU

                                               U₃

Рисунок 5.6 -  Функциональная схема сравнивающего органа

Объединяя элементарные функциональные схемы (рис.5.2…5.6) в соответствии с принципиальной схемой (рис.5.1), функциональная схема САР примет вид, показанный на рис. 5.7.

 

5.1.4 Разработка функциональной и структурной схемы системы автоматического регулирования

 

Объект регулирования (рис.5.2) имеет две входных величины и одну выходную. Следовательно, он будет иметь передаточные функции по каждому каналу: по регулирующему W_p(p) и по возмущающему воздействию W_в(p).

Передаточную функцию объекта регулирующему воздействию W_p(p), руководствуясь принципом суперпозиции, определим на основе уравнения (5.1) при I = 0:

преобразовав его по Лапласу как

где  и - соответственно изображения по Лапласу регулируемой величины U и управляющего воздействия .

                                                 Выпрямитель Трансформатор

                                                 VD1…VD6    напряжения TV1       

 

Рисунок 5.7 -  Функциональная схема САР: ОР-объект регулирования;

ИО - исполнительный орган; УО1, УО2 - усилительные органы 1 и 2;

ВО - воспринимающий орган; ПО - преобразующий орган;

СО - сравнивающий орган; ЗО - задающий орган

Из последнего выражения (в левой части) вынесем за скобки :

, и на его основе определим

                                  (5.7)

Аналогично найдем передаточную функцию объекта регулирования по возмущающему воздействию , приняв :

                              (5.8)

где -изображение по Лапласу возмущающего воздействия I.

С учетом передаточных функций (5.7, 5.8), структурную схему объекта регулирования можно представить в виде, показанном на рис.5.8.

                         I

 

                         Uв                                                      

                                                                        U

Рисунок 5.8 -   Структурная схема объекта регулирования

Передаточные функции остальных элементов САР, определенные аналогично на основе уравнения (5.2) - (5.6), имеют следующий вид:

- исполнительного органа:

                                      (5.9)

- усилительного органа 2:

                           (5.10)

- усилительного органа 1:

                                              (5.11)

- воспринимающего органа:

                                             (5.12)

- преобразующего органа:

                                            (5.13)

 

На основе функциональной схемы САР (рис.5.7) и найденных передаточных функций, путем замены объекта регулирования в этой схеме его структурной схемой (рис.5.8) и замещением функциональных обозначений элементов соответствующими функциями (5.9 - 5.13), составим структурную схему системы (рис.5.9).

Структурная схема САР (рис.5.9) является математической моделью, на основе которой выполняется компьютерное моделирование системы в среде ПК «МВТУ».

 

Рисунок 5.9 -   Структурная схема САР напряжения синхронного генератора

 

 

5.2  Практическая часть

5.2.1  Моделирование элементов системы автоматического регулирования

 

Динамическим звеном называется часть САУ, переходный процесс которой описывается дифференциальным уравнением определённого вида.

 Различают следующие динамические звенья.

Безынерционное звено – звено, у которого выходная величина в каждый момент времени пропорциональна входной величине.

    Апериодическое звено – звено, в котором при подаче на вход ступенчатого сигнала выходная величина стремится к новому установившемуся значению.

    Колебательное звено – звено, у которого при ступенчатом изменении входной величины входная величина стремится к новому установившемуся значению, совершая при этом колебания.

    Консервативное звено – звено, в котором рассеивание энергии отсутствует.

    Интегрирующее звено (идеальное, реальное) – звено, в котором выходная величина пропорциональна интегралу во времени от входной величины.

    Дифференциальное звено (идеальное, реальное) – звено, в котором выходная величина пропорциональна производной во времени от входной величины.

    Изодромное звено – частный случай интегрирующего звена, представляет собой параллельное соединение безынерционного и идеального интегрирующих звеньев.

Выполним моделирование элементов САР.

 

1) Объект регулирования – синхронный генератор.

Рисунок 1 -  Структурная схема моделирования объекта регулирования

Выполним расчет параметров интегрирования с учетом постоянной времени объекта регулирования :

- максимальный шаг интегрирования (на один-два порядка меньше постоянной времени Т_о): 0.12с.;

- минимальный шаг интегрирования (на два-три порядка меньше максимального шага): 1е-10;

- время интегрирования (на один-два порядка больше постоянной времени Т_о): 12 с.;

- точность интегрирования: 0.001;

- шаг вывода результатов (равен максимальному шагу интегрирования): 0.12;

- метод интегрирования: Адаптивный 1.

Рисунок 1 -  Переходной процесс объекта регулирования

Вывод: по виду переходного процесса мы видим, что данный элемент относится к апериодическому звену первого порядка.

2) Усилительный орган – электронный усилитель А1.

- Моделирование выполняется аналогично объекту регулирования. И т.д. для всех элементов САР.

 

5.2.2 Моделирование исходного варианта системы автоматического регулирования

Моделирование САР выполним в среде программного комплекса «Моделирование в технических устройствах (ПК «МВТУ»), в котором используется метод структурного моделирования, базирующийся на математических моделях САР в виде их структурных схем. Поэтому, в первую очередь, на основе структурной схемы исходной системы (рис.5.9) составляем структурную схему моделирования (рис.5.10), заменяя звенья САР соответствующими блоками из общетехнической библиотеки ПК «МВТУ».  

Для формирования задающего воздействия U₀ воспользуемся блоком «Константа», а для создания возмущающего воздействия I используем блок «Ступенчатое воздействие».  

Параметры передаточных функций (5.7) - (5.13) исходной структурной схемы (рис.5.9) следующие: То = 1,2 с; = 30;  = 1,64 В/А;  = 0,001; = 2,34;  = 1…35; Т₂ = 0,15 с; b=1,17; =2; Ти = 0,5 с; = 2.

Руководствуясь методикой подготовки исходных данных, выберем метод и зададим параметры интегрирования:

- метод интегрирования «Рунге-Кутта классический 45»;

- исходя из наибольшей постоянной времени Т₀ = 1,2 с, принимаем первоначальное время интегрирования 120 с;

- исходя из наименьшей постоянной времени Т₂ = 0,15 с, принимаем первоначальное значения шага интегрирования: максимального 0,015 с, минимального 0,00015 с;

- интервал выдачи данных 0,015 с;

- точность интегрирования 0,001.

Рисунок 5.10 -  Структурная схема моделирования САР напряжения синхронного генератора в среде ПК «МВТУ»

При оценке качества процесса регулирования будем исходить из следующих требований:

- статическая ошибка DUст  315 В;

- время регулирования при пятипроцентной «трубке» D = ±0,05 Uуст t_p 5 c;

- перерегулирование σ  20%;

- количество перерегулирований n 2.

 

С учетом числовых значений параметров переходных функций САР параметры блоков структурной схемы моделирования (рис.5.10) будут иметь значения, приведенные в таблице 5.1. Первоначальное значение задающего воздействия U₀ примем 1, а возмущения I - 0, необходимое значение U₀ определим путем его подбора в процессе моделирования системы.

Таблица 5.1 Значения параметров блоков структурной схемы (рис. 5.10)

Блок	Параметр	Значение
2	Весовые множители для каждого из выходов	+1 -1
3	Коэффициент усиления	(1…35)
4	Коэффициент усиления	2
	Постоянная времени	0,15
	Коэффициент демпфирования	1,17
	Начальные условия	0 0
5	Коэффициент усиления	2
	Постоянная времени	0,5
	Вектор начальных условий	0
6	Коэффициент усиления	30
	Постоянная времени	1,2
	Вектор начальных условий	0
7	Весовые множители для каждого из входов	+1 +1
8	Коэффициент усиления	0,001
9	Коэффициент усиления	2,34
11	Коэффициент усиления	-1,64

 

    В результате моделирования САР, в соответствии с данными таблицы 5.1, получены графики переходных процессов при различных значениях коэффициента усиления k ₁ (рис.5.11, 5.12), анализ которых показывает следующее:

- критический коэффициент усиления k _{1 кр} =29 (рис. 5.11, б);

- процесс регулирования при коэффициенте усиления, большем критического, неустойчивый (рис.5.11, а);

- при коэффициенте усиления ниже критического на 20% процесс регулирования имеет явно выраженный колебательный характер, неудовлетворительный с позиции качественных показателей САР (рис. 5.12, а);

- при коэффициенте усиления k ₁, обеспечивающем удовлетворительные динамические показатели качества (σ %, n, t_p), система не отвечает требованиям, предъявляемым к значению статической ошибки                  (рис. 5.12, б).

Таким образом, для достижения заданных показателей качества процесса регулирования необходима коррекция исходной САР, которую выполним с помощью ПИД-закона регулиров