Синтез последовательеных типовых регуляторов

Министерство образования и науки Российской Федерации
ФГБОУ ВО МГТУ «СТАНКИН»
Кафедра электротехники, электроники и автоматики
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1
по дисциплине
«Основы автоматического управления»
Тема:
СИНТЕЗ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬЕНЫХ ТИПОВЫХ РЕГУЛЯТОРОВ
В АВТОМАТИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ
ДЛЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ "ЖЕЛАЕМЫХ" РЕЖИМОВ РАБОТЫ
Выполнил студент группы АДБ-19-02
Мирзоев Марат Чингизович
Проверил преподаватель
Чумаева М.В.

Оценка:___________ Дата:_______

МОСКВА 2022

Цели работы:

• 
  Изучение типовых задач управления: параметрический синтез АС с целью настройки на «желаемую передаточную функцию», параметрический синтез АС с целью настройки на «желаемый переходный процесс»;
  
• 
  Освоение метода их решения путем настройки последовательных типовых регуляторов: П-регулятора; ПИ-регулятора; ПИД-регулятора. В процессе выполнения учащиеся знакомятся со следующими понятиями: «типовой объект», «типовой регулятор», «типовая желаемая передаточная функция», «типовой желаемый переходный процесс» и их взаимосвязи при настройке регуляторов автоматической системы (АС);
  
• 
  Получение практических навыков расчёта параметров последовательных регуляторов АС с целью обеспечения в ней «желаемых» режимов работы;
  
• 
  Получение практических навыков оценки решения задачи на основе анализа показателей качества и устойчивости АС по временным и частотным характеристикам с использованием программного обеспечения Matlab+Simulink, предназначенного для моделирования автоматических систем.
  

Практическая часть
1. Настройка типового регулятора для типового объекта - интегрирующего звена (И-объекта) с целью получения «желаемой» передаточной функции апериодического звена первого порядка

Рисунок 1 - Обобщенная структурная схема моделей замкнутых систем
Настройку регулятора осуществляют из соображения, что замкнутая система должна быть задана передаточной функцией:

В качестве регулятора следует выбрать П-регулятор Тогда в соответствии с Рис.1:

Это значит, что
Таким образом, настроечный параметр пропорционального регулятора для объекта И – типа должен быть равен:


При этом передаточная функция разомкнутой системы



Рисунок 2 - Структурная схема модели замкнутой системы.

Результаты моделирования:

Рисунок 3 - Временные характеристики

Рисунок 4 - Частотные характеристики
Выводы:
При выборе регулятора смогли добиться его настройки для обеспечения устойчивости замкнутого контура. В схеме был выбран П-регулятор .
Параметры устойчивости:
Наибольшее значение переходной характеристики замкнутого контура
Наибольшее значение переходной характеристики объекта
Установившееся значение переходной характеристики замкнутого контура
Установившееся значение переходной характеристики объекта
Время переходного процесса замкнутого контура
Время переходного процесса объекта
Корни характеристического уравнения Следовательно, система устойчива.
2. Настройка типового регулятора для типового объекта - апериодического звена (А-объекта) с целью получения «желаемой» передаточной функции апериодического звена первого порядка.
Типовой объект представляет собой апериодическое звено Настройку регулятора осуществляют из соображения, что замкнутая система должна быть задана передаточной функцией . В качестве регулятора, так чтобы передаточная функция разомкнутой системы имела вид .

Выберем ПИ-регулятор где .
Передаточная функция замкнутой системы


Рисунок 5 - Структурная схема модели замкнутой системы

Результаты моделирования:

Рисунок 6 - Временные характеристики

Рисунок 7 - Частотные характеристики
Вывод:
При выборе регулятора смогли добиться его настройки для обеспечения устойчивости замкнутого контура. В схеме был выбран ПИ-регулятор со значениями .
Параметры устойчивости:
Наибольшее значение переходной характеристики замкнутого контура
Наибольшее значение переходной характеристики объекта
Установившееся значение переходной характеристики замкнутого контура
Установившееся значение переходной характеристики объекта
Время переходного процесса замкнутого контура
Время переходного процесса объекта
Корни характеристического уравнения Следовательно, система устойчива.
Использование ПИ- регулятора обеспечивает более быстрое установившееся состояние системы.