Система управления термическим объектом идентификации с запаздыванием | Статья в журнале «Молодой ученый»

Автор:

Рубрика: Технические науки

Опубликовано в Молодой учёный №51 (185) декабрь 2017 г.

Дата публикации: 25.12.2017

Статья просмотрена: 67 раз

Библиографическое описание:

Резниченко Н. Е. Система управления термическим объектом идентификации с запаздыванием // Молодой ученый. — 2017. — №51. — С. 77-82. — URL https://moluch.ru/archive/185/47435/ (дата обращения: 22.02.2019).



В статье описывается влияние звена запаздывание на систему автоматического управления термическим объектом.

Ключевые слова: система автоматического управления, модель, объект, датчик, запаздывание, идентификация, звено, передаточная функция.

Структурная математическая модель непрерывной системы управления термическим объектом с И-законом регулирования представлена на рисунке 1.

Рис. 1. Структурная математическая модель непрерывной системы управления термическим объектом с И-законом регулирования

Передаточные функции САУ:

– регулятора или устройства управления :

– объекта управления :

– датчика :

– в целом разомкнутой САУ :

Пусть , , . На рисунке 2 приведены логарифмические частотные амплитудная L(ω) и фазовая φ(ω) характеристики такой системы.

Рис. 2. ЛАЧХ и ЛФЧХ системы управления термическим объектом с И — регулятором при и

Как видно из рисунка 2, частота среза при таких параметрах , запасы устойчивости (; дБ), предполагают большую инерционность

и перерегулирование . Также на рисунке 2 изображена ЛАЧХ с .

Так как в системе присутствует идеальное интегрирующее звено, то установившаяся ошибка системы при воспроизведении единичного скачка равна нулю .

Проведем идентификацию САУ по переходной характеристике с помощью компьютерного моделирования. Для этого будем использовать программный пакет ПП Matlab (Simulink), который дает возможность провести компьютерное моделирование систем и получить временные характеристики в устойчивой системе регулирования при различных значениях изменяемых параметров. Схема моделирования САУ термическим объектом с И-законом в программном пакете Simulink представлен на рисунке 3.

Рис. 3. Схема моделирования системы управления термическим объектом с И-законом

По переходным характеристикам, которые изображены на рисунке 4, исследуемой системы определены показатели качества, результаты которых представлены в таблице 1.

Таблица 1

Показатели качества САУ без учета запаздывания

Показатели качества САУ

0

0

0

21300

22300

23100

30.5

60.5

70.3

Рис. 4. Переходные процессы в системе управления термическим объектом с И-законом при различных

Далее рассмотрим астатическую САУ с учетом запаздывающего звена в ОУ, структурная схема которой показана на рисунке 5.

Рис. 5. Структурная схема системы управления термическим объектом с И — регулятором при учете запаздывания

Передаточные функции САУ:

– звена запаздывания :

– в целом разомкнутой САУ :

На рисунке 6 приведены ЛАЧХ и ЛФЧХ при коэффициенте усиления системы и времени запаздывания

Рис. 6. ЛАЧХ и ЛФЧХ системы управления термическим объектом с И — регулятором с учетом запаздывания при и

Как видно из рисунка 6, частота среза при таких параметрах , запасы устойчивости (; дБ), предполагают большую инерционность с, и перерегулирование . Установившаяся ошибка , так как САУ астатическая. Также на рисунке 6 изображена ЛАЧХ с .

Специализированный программный пакет ПП Matlab дает возможность провести компьютерное моделирование систем с запаздыванием и получить временные характеристики в устойчивой системе регулирования при различных значениях изменяемых параметров. Схема моделирования САУ термическим объектом с И-регулятором при учете запаздывания показана на рисунке 7.

Рис. 7. Схема моделирования системы управления термическим объектом с И — регулятором при учете запаздывания

Проведено компьютерное моделирование системы с И-законом при различных значениях коэффициента усиления системы . Переходные процессы в системе с запаздыванием показаны на рисунке 8.

Рис. 8. Переходные процессы в системе управления термическим объектом с И-законом с учетом запаздывания при различных

Показатели качества переходных процессов при различных значениях приведены в таблице 2.

Таблица 2

Показатели качества САУ с учетом запаздывания

Показатели качества САУ

0

0

0

22300

25000

28400

31.1

62.9

74.2

Таким образом, при введение звена запаздывания сильно уменьшился критический коэффициент усиления. При качественные показатели САУ практически не изменились. Это связано с тем, что время переходного процесса во много раз больше, чем время звена запаздывания. В итоге можно сказать, что с такой инерционностью ОУ могут быть рекомендованы регуляторы улучшающие быстродействия САУ, например, ПД, ПИ и ПИД.

Литература:

  1. Тарасова Г.И, Топильская Т. А. Идентификация и диагностика систем: лаб. Практикум. Ч. 1.- М: МИЭТ, 2011;
  2. Бесекерский В. А., Попов Е. П., Теория систем автоматического управления, СПб, 2013.
Основные термины (генерируются автоматически): учет запаздывания, система управления, рисунок, показатель качества САУ, структурная математическая модель, программный пакет, передаточная функция САУ, непрерывная система управления, компьютерное моделирование систем, автоматическое управление.


Похожие статьи

Моделирование работы системы управления подачей продукта

В качестве базовой основы управления поведением САУ подачей продукта могут быть рассмотрены напорно-расходные (Н — Q) характеристики элементов подачи продукта. Структурная схема управления подачей продукта показана на рисунке 1.

Построение АФЧХ системы автоматического регулирования...

Ключевые слова: регулирование, управление техническими системами, автоматическое управление, частотные характеристики.

Передаточную функцию системы можно задать или рассчитать. У нас система довольно сложная поэтому её передаточную функцию нам...

Моделирование систем с использованием блока чистого...

При моделировании систем управления в пакете Simulink, как правило, используется блок чистого запаздывания, так как большинство реальных объектов обладает этим запаздыванием.

Расчёт характеристик системы автоматического управления...

Система управления мощностью должна обеспечивать высокое качество управления во всех режимах

Для математической модели системы автоматического управления мощностью ядерного реактора

На вход САУ задающим устройством подаётся установка мощности X1.

Математические модели технических систем в условиях...

Одним из важнейших этапов реализации управления является синтез систем автоматического управления (САУ) и построение их

Непрерывные нелинейные системы с запаздыванием описываются соответственно системой дифференциально-разностных уравнений

Модель управления и автоматизации этапов жизненного цикла...

Основные термины (генерируются автоматически): жизненный цикл, диспетчерское управление, система, основа PLM-систем, модель управления, CRM, итерационный характер, MES, ERP, эффективная модель управления.

Проектирование систем автоматического управления...

Система автоматического управления (САУ)— комплекс устройств, предназначенных для автоматического изменения параметров объекта управления с целью установления требуемого режима его работы [1].

Компьютерное моделирование гидравлических систем

Построена математическая модель типовой гидравлической системы, Построение и исследование программных моделей выполнено с использованием Matlab/ Simulink r2015b и его расширения — SimScape/SimHydraulics.

Основные принципы и этапы моделирования информационных...

Система управления содержит ряд областей, это вся система в целом, ее подсистемы, ее объекты [3, с.219]. На ряду с принципами выделим и основные этапы моделирования информационных систем управленческого учета, рисунок 1.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle

Похожие статьи

Моделирование работы системы управления подачей продукта

В качестве базовой основы управления поведением САУ подачей продукта могут быть рассмотрены напорно-расходные (Н — Q) характеристики элементов подачи продукта. Структурная схема управления подачей продукта показана на рисунке 1.

Построение АФЧХ системы автоматического регулирования...

Ключевые слова: регулирование, управление техническими системами, автоматическое управление, частотные характеристики.

Передаточную функцию системы можно задать или рассчитать. У нас система довольно сложная поэтому её передаточную функцию нам...

Моделирование систем с использованием блока чистого...

При моделировании систем управления в пакете Simulink, как правило, используется блок чистого запаздывания, так как большинство реальных объектов обладает этим запаздыванием.

Расчёт характеристик системы автоматического управления...

Система управления мощностью должна обеспечивать высокое качество управления во всех режимах

Для математической модели системы автоматического управления мощностью ядерного реактора

На вход САУ задающим устройством подаётся установка мощности X1.

Математические модели технических систем в условиях...

Одним из важнейших этапов реализации управления является синтез систем автоматического управления (САУ) и построение их

Непрерывные нелинейные системы с запаздыванием описываются соответственно системой дифференциально-разностных уравнений

Модель управления и автоматизации этапов жизненного цикла...

Основные термины (генерируются автоматически): жизненный цикл, диспетчерское управление, система, основа PLM-систем, модель управления, CRM, итерационный характер, MES, ERP, эффективная модель управления.

Проектирование систем автоматического управления...

Система автоматического управления (САУ)— комплекс устройств, предназначенных для автоматического изменения параметров объекта управления с целью установления требуемого режима его работы [1].

Компьютерное моделирование гидравлических систем

Построена математическая модель типовой гидравлической системы, Построение и исследование программных моделей выполнено с использованием Matlab/ Simulink r2015b и его расширения — SimScape/SimHydraulics.

Основные принципы и этапы моделирования информационных...

Система управления содержит ряд областей, это вся система в целом, ее подсистемы, ее объекты [3, с.219]. На ряду с принципами выделим и основные этапы моделирования информационных систем управленческого учета, рисунок 1.

Задать вопрос