ДЛЯ ОБЪЕКТОВ С САМОВЫРАВНИВАНИЕМ
Тип регулятора Оптимальный переходный процесс
____________________________________________________________________________
апериодический колебательный с 20 % - ным колебательный с мини-
перерегулированием мальной площадью
П K P = K P = K P =
ПИ K P = K P = K P =
T И = 0,8 0,5 T T И = 0,3 T T И = 0,35 T
ПИД K Р = K P = K P =
T И = 2,4 T И = 2,0 T И = 1,3
T ДИФ = 0,4 T ДИФ = 0,4 T ДИФ = 0,5
Построение переходных процессов.Построение переходных процессов в САУ,
вызванных основными для данной системы воздействиями, является завершающим этапом исследования системы. Существуют две группы методов построения пере-ходных процессов: аналитические и графические с использованием частотных характеристик.
Аналитические методы основаны на решении дифференциального уравнения системы. Общая методика решения дифференциальных уравнений приведена в раз-деле 2.2.5. В качестве конкретного примера рассмотрим построение переходного процесса по возмущающему воздействию при регулировании уровня ёмкости.
САУ описывается следующими уравениями:
Уравнение объекта –
+ H = K Y S Y + K B S B. (2.125)
Уравнение ПИ – регулятора –
= . (2.126)
Уравнение исполнительного механизма –
S Y = P Y. (2.127)
Подставляя значение S y в уравнение (2.125), получим
+ + + = . (2.128)
После дифференцирования имеем уравнение системы регулирования
+ + = . (2.129)
Допустим, что в некоторый момент t= 0 возникло ступенчатое возмущение
S B = 1.
Начальные условия:
= .(2.130)
Последнее условие получено из уравнения (2.128) при t = 0 и S B = 1.
Характеристическое уравнение системы (2.129) имеет вид
+ + = 0 . (2.131)
Корни уравнения (2.131) равны
= , (2.132)
Если корни вещественные, то решение дифференциального уравнения имеет вид
= . (2.133)
Постоянные интегрирования С и С определим из начальных условий.
При t = 0 из уравнения (2.133) имеем
0 = С + С . (2.134)
Дифференцируя уравнение (2.133) при t = 0 имеем
= + . (2.135)
Из уравнений (2.134) и (2.135) определяем С и С
= - = . (2.136)
Подставляя значения С и С в уравнение (2.133) окончательно будем иметь решение в виде
= . (2.137)
По уравнению (2.137) может быть построен график переходного процесса (рис. 30.)
Рис. 30.
Графические методы построения переходных процессов основаны на примене-нии частотных характеристик.
Амплитудно-фазовую характеристику замкнутой САУ можно представить в виде
= + . (2.138)
Переходная функция связана с действительной частотной характеристикой выра-жением
= . (2.139)
С помощью выражения (2.139) можно построить искомую переходную функцию h(t) путём графического нахождения входящих в неё интегралов по заданному гра-фику частотной характеристики U ( ). Методика такого построения, разработан-ная В.В. Солодовниковым, называется методом трапеции. Действительную харак-теристику U ( ) заменяем ломаной линией (рис.31,а). В результате U ( ) пред-ставляем алгебраической суммой нескольких трапеций U ( ) (трапеции 1 – 3 на рис.31,б). Соответственно искомую переходную характеристику h(t) можно запи-сать в виде алгебраической суммы нескольких составляющих, каждая из которых определяется одной из трапеций, т.е.
= , (2.140)
где
= .
Рис. 31. Построение переходной характеристики.
Для характеристики, изображённой на рис.31.а, получаются три трапеции: трапе-ция 1 входит в сумму (2.140) со знаком плюс, а трапеции 2 и 3 со знаком минус.
Построение отдельных составляющих h (t) осуществляется с помощью специальных таблиц переходных функций h( ), рассчитанных для нормированных трапеций. Нормированные трапеции имеют параметры U (0) = 1, = 1, и, таким образом, каждая характеризуется одним варьируемым параметром = / , который может иметь значение от нуля (трапеция превращается в треугольник) до единицы (трапеция превращается в прямоугольник).
Для каждой составляющей характеристики находим три определяющих её пара-метра: высоту U (0) и частоты и (рис.31,в). По значениям и вычисляем коэффициент = / и в таблице находим соответствующую ему функцию . Искомую составляющую получаем из этой функции путём умножения ординат на величину и деления абсцисс на величину .
Дата добавления: 2021-04-21; просмотров: 122;