Автоматизация методической печи

     3.2 Расчет параметров  настройки регулятора 

     Расчет  параметров настройки регуляторов  выполнен на ЭВМ, методом вспомогательной  функции.

     В качестве вспомогательной функции  принято аналитическое выражение  отношения к_р/Т_и как функции от частоты и показателя колебательности [3]. Первый положительный максимум этой функции обеспечивает минимум среднеквадратичной ошибки при заданном показателе колебательности и является точкой оптимума параметров настройки регулятора.

     Вспомогательная функция для системы с ПИ-регулятором имеет вид 

     

. 

     Первый  положительный максимум этой функции  соответствует резонансной частоте  АСР, для которой можно вычислить  величину К_р по формуле 

     

. 

     Затем, по ранее определенной величине К_р/Т_и определяют Т_и.

     Для расчета параметров настройки регулятора была использована прикладная программа  IT2002GR.

     В таблице 3.1 представлены параметры  настройки для заданного показателя колебательности.

     Таблица 3.1- Параметры настройки регулятора

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     4 Анализ качества работы АСР 

     Оценка  качества работы синтезированной АСР  произведена по косвенным и по прямым показателям качества.

     Результаты  расчета на ЭВМ частотных характеристик  АСР приведены в таблице 4.1.

     Таблица 4.1 – Результаты расчета частотных  характеристик АСР

 

     По  АЧХ замкнутой АСР, приведенной  на рисунке 4.1 видно, что полученный в результате расчета показатель колебательности соответствует  заданному.

       

     А_рез1 – резонансная амплитуда при показатели М=1.4

     А_рез2 – резонансная амплитуда при показатели М=1.6

     А_рез3 – резонансная амплитуда при показатели М=1.8 

     Рисунок 4.1 — АЧХ замкнутой АСР 

     Согласно  критерия Найквиста [5] АСР устойчива, так как ее АФХ разомкнутой системы при показателе колебательности M=1.4, M=1.6, М=1.8, приведенная на рисунке 4.2, не охватывает точку с координатами (-1; j0) и не проходит через нее.

     Запасы  устойчивости АСР приведены в  таблице 4.2.

       

     Таблица 4.2 – Запасы устойчивости АСР

       
 
 
 
 
 
 
 
 

     

     

     

       
 

     Рисунок 4.2 – Оценка устойчивости АСР 

     Анализ  косвенных показателей качества показывает, что они отвечают требуемым  нормам.                   

     Анализ  прямых показателей качества выполнен для переходных процессов по заданию  и возмущению. Структура АСР приведена на рисунке 4.3, 4.4 

     

     Рисунок 4.3 – Расчетная структура АСР по заданию

       

     Рисунок 4.4 – Расчетная структура АСР  по возмущению 

     Моделирование работы АСР выполнено с помощью программы  MatLab. Вид переходных процессов по заданию и возмущению представлен  на  рисунках 4.5, 4.6 соответственно. 

       

     Рисунок 4.5 — Переходный процесс в АСР по заданию

     

       

     Рисунок 4.6 — Переходный процесс в АСР по возмущению

     Прямые  показатели качества АСР при отработке  задания приведены в таблице 4.3.

     Таблица 4.3 – Прямые показатели качества АСР  при отработке задания

 

     Прямые  показатели качества АСР по подавлению возмущений приведены в таблице 4.4.

     

     Таблица 4.4 – Прямые показатели качества АСР при подавлении возмущений 
 

     Величина  статической ошибки в обоих случаях  =0.

     Поскольку максимальное динамическое отклонение в переходном процессе по возмущению = 0.275 превышает величину 0.05y( ), АСР подвержена восприятию возмущений. Но для данной автоматической системы регулирования этот параметр можно считать приемлемым.

     Полученные  показатели качества АСР при отработке  задания и возмущения соответствуют  требуемым нормам. Следовательно, синтез АСР выполнен верно.

     Наилучшее качество работы АСР обеспечивается при показатели колебательности  М=1.4, т.к. при подавлении возмущения,из таблицы 4.4. видно, что при данном показатели колебательности будет наименьшее динамическое отклонение (y_макс = 0.26) и время регулирования ( t_p= 1.00 с). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     ЗАКЛЮЧЕНИЕ 

     В ходе выполнения курсовой работы  разработана система автоматического регулирования соотношения топливо-воздух в сварочной зоне методической печи. Она обеспечивает следующие оптимальный параметры регулирования при показатели колебательности 1.4:

     -  запас устойчивости по модулю  Н=0.81;

     -  запас устойчивости по фазе  φ=55 град.;

     -  при отработке задания:

             а) время регулирования  t_p=0.98 c.;

             б) перерегулирование  σ=7.14%;

             в) статическая  ошибка ξ=0;

     -  при подавлении возмущений:

             а) время регулирования t_p=1.00 c.; 

             б) статическая  ошибка ξ=0;

             в) максимальное  динамическое отклонение  = 0.260.

     В целом система автоматического  регулирования отвечает требуемым  нормам регулирования для данного  объекта автоматизации. Она может быть использована в промышленности для автоматического управления параметром.