Методические указания по выполнению курсовых проектов и лабораторных работ для специальностей фтф составили (стр. 3 из 3)
Для определения параметров настройки ПИ-регулятора необходимо экспериментально получить его кривую разгона по обычным правилам, подав на вход скачок рассогласования e. Примерный вид этой кривой представлен на рис.2.1. Для определения коэффициента передачи регулятора (безразмерного) необходимо измерить пропорциональную составляющую закона регулирования (отрезок KR.e) и воспользоваться формулой:
(2.2) 
Для определения параметра, характеризующего интегральную составляющую ПИ-закона регулирования необходимо выяснить структуру идентифицируемого регулятора. ПИ-регулятор может иметь две структурные схемы рис.2.2 и рис.2.3. Регулятор со структурой рис.2.2 имеет независимые параметры настройки пропорциональной и интегральной составляющих КR и ТИ (постоянная времени интегрирования или просто время интегрирования) и описывается выражением: 
(2.3)Регулятор со структурой рис.2.3 описывается выражением:
(2.4)и имеет взаимозависимые по KR параметры настройки. Параметр интегральной составляющей в этом случае обозначается Тиз и называется, по терминологии заводов-изготовителей, постоянной времени изодрома или просто временем изодрома. Этот параметр связан с временем интегрирования соотношением:
(2.5)Как время изодрома, так и время дифференцирования часто обозначается заводами-изготовителями как ТИ, поэтому нужно точно установить структуру идентифицируемого регулятора, поскольку методика определения ТИ и Тиз по кривой разгона отличаются.
Временем изодрома ПИ-регулятора называется время, в течение которого от действия интегральной (астатической) составляющей удваивается пропорциональная (статическая) составляющая закона регулирования./4/ Порядок определения Тиз показан на рис.2.1.
Временем интегрирования Ти ПИ-регулятора называется время, в течение которого от действия интегральной составляющей выходная координата регулятора изменяется на величину входного скачка e от пропорциональной составляющей. Порядок определения Ти показан на рис.2.1.
Очевидно, что при КR<1 Тиз>ТИ, т.е. скорость нарастания интегральной составляющей у регулятора рис.2.3 меньше, чем у рис.2.2, а при КR>1 Тиз<ТИ, т.е. скорость нарастания интегральной составляющей у регулятора рис.2.3 больше, чем у рис 2.2. При КR=1 кривые разгона регуляторов с обеими структурами совпадают.
 |
Определение параметров настройки ПИД-регулятора.
Идентификация ПИД-регулятора проводится также по его кривой разгона. Примерный вид этой кривой приведен на рис.2.4.
При идентификации этого регулятора определяются уже 3 параметра: коэффициент передачи KR (пропорциональная составляющая), Время изодрома Тиз или время интегрирования ТИ (интегральная составляющая), время дифференцирования ТД (дифференциальная составляющая). Одна из возможных структур ПИД-регулятора приведена на рис.2.5. Такой регулятор описывается соотношением:
(2.6)Подобно рассмотренному выше ПИ-регулятору ПИД-регулятор также может иметь структуру и общим коэффициентом передачи для разных составляющих закона регулирования.
Аналогично предыдущему разделу, параметры разных составляющих закона регулирования определяются раздельно. Предварительно нужно достроить кривую разгона рис.2.4 до идеальной, продлив линию интегральной составляющей влево до пересечения с линией пропорциональной составляющей. При этом на линии пропорциональной составляющей будет отсечен отрезок KR.e. После этого параметры пропорциональной KR и интегральной составляющей ТИ или Тиз определяются аналогично разделу 2.2 по рис.2.1.
Определение постоянной времени дифференцирования по кривой разгона связано со значительными погрешностями, обусловленными прежде всего низким быстродействием регистрирующего прибора, поэтому здесь не приводится методика определения ТД. Для определения этого параметра существуют специальные методики /4/, предусматривающие экспериментальное получение и обработку кривых разгона регуляторов, охваченных единичной отрицательной обратной связью. В имеющихся на кафедре полунатурных моделях САР данный режим работы не предусмотрен, поэтому методики /4/ и не рассматриваются.
2.4. Особенности кривых разгона цифровых регуляторов.
Кривые разгона рис.2.1 и 2.4 характерны для аналоговых регуляторов. У цифровых регуляторов (в нашем случае это ремиконт Р-130) вследствие дискретности процесса расчета выходной координаты кривые разгона могут заметно отличаться от аналогичных у аналоговых регуляторов. Происходит это в том случае,
когда цикл цифрового регулятора сравним или больше постоянной времени регистрирующего прибора. В нашем случае уже при цикле 1с и более может быть выявлена дискретность работы цифрового регулятора. Кроме того, цифровой регулятор имеет так называемое аппроксимационное запаздывание t/5/, пропорциональное времени цикла. Кривая разгона цифрового ПИ-регулятора может иметь вид рис.2.6. При этом статическая составляющая практически не отличается от таковой у аналогового регулятора, а астатическая (интегральная) принимает вид ступенчатой кривой. Для идентификации этой составляющей упомянутая кривая должна быть графически аппроксимирована прямой линией (пунктир на рис.2.6), дабы экспериментально полученная кривая разгона рис.2.6 была приведена к виду рис.2.1. Затем проводится идентификация интегральной составляющей как описано в разделе 2.2. Идентификация дифференциальной составляющей цифрового регулятора по кривой разгона еще более затруднена в сравнении с аналоговым регулятором.Таким образом, как для цифровых, так и для П-, ПИ-, ПИД-регуляторов предлагается определить лишь параметры, характеризующие пропорциональную и интегральную составляющие.
Объем сведений, содержащихся в данных методических указаниях, весьма ограничен. Однако он вполне достаточен для выполнения студентами предусмотренных учебными планами лабораторных работ и курсовых проектов при изучении промышленной автоматики и теории автоматического регулирования с использованием имеющихся на кафедре стендов полунатурного моделирования САР. Более подробно о практических аспектах идентификации промышленных объектов управления можно прочитать в /6/. Несмотря на указанные ограничения, обусловленные ориентированием настоящих указаний на конкретные учебные цели, оно может использоваться также в процессе проектирования и настройки промышленных САР.
1. Гурецкий Х. Анализ и синтез систем управления с запаздыванием. –М.: Машиностроение, 1974.
2. Расчет автоматических систем /под ред. Фатеева А.В. – М.: Высшая школа, 1973
3. Круг Е.К., Минина О.М. Электрические регуляторы промышленной автоматики. – М.-Л.: Госэнергоиздат, 1962.
4. Наладка средств автоматизации и автоматических систем регулирования: Справочное пособие/ А.С. Клюев, А.Т. Лебедев, С.А. Клюев, А.Г. Товарнов; под ред. А.С. Клюева. – М.: Энергоатомиздат, 1989.
5. Изерман Р. Цифровые системы управления: Пер с англ. – Мир, 1984.
6. В.Ф. Дядик, С.Н. Ливенцов, Е.В. Савельева. Руководство по определению характеристик технологических объектов управления и настройке параметров регуляторов.–Томск 1998.
РЕЦЕНЗИЯ
на методические указания
"Идентификация динамических звеньев систем автоматического регулирования"
Рецензируемые методические указания предназначены для выполнения работ по идентификации динамических звеньев одноконтурных систем автоматического регулирования. Идентификация этих звеньев, моделирующих отдельные элементы контура САР: технологический объект управления и регулятор, производится по их временным характеристикам (кривым разгона).
Рецензируемые методические указания предназначены для использования студентами специальностей ФТФ при выполнении предусмотренных учебным планом лабораторных работ и курсовых проектов по следующим курсам:
· "Теория автоматического управления";
· "Средства автоматизации и приборы контроля химических производств отрасли";
· "Автоматика, автоматизация и автоматизированные системы управления технологическими процессами";
· "Электрические элементы систем автоматического управления".
В рассматриваемых указаниях подробно приводятся конкретные методики идентификации динамических звеньев, описывающих элементы стендов полунатурного моделирования, использующихся в учебном процессе. Для облегчения понимания приводимые методики снабжены иллюстрациями. Несомненным достоинством данной работы является рассмотрение отличий кривых разгона цифровых и аналоговых регуляторов, а также ее практическая направленность. К недостаткам работы следует отнести малый объем теоретического материала, необходимого для понимания изложенных методик.
Рецензируемая работа соответствует требованиям, предъявляемым к учебным методическим указаниям, и может быть рекомендована к изданию.