Анализ и синтез систем автоматического регулирования
Анализ и синтез систем автоматического регулирования
Цель работы: Целью данной курсовой работы является решение задач по анализу и синтезу систем автоматического регулирования, связанные с выбором структуры системы регулирования, исходя из свойств модели объекта управления, настройкой регулятора и исследованием свойств синтезированных САР.
1. Формирование задания на курсовой проект.
Структура модели объекта задана в виде представленном на рисунке 1:
Рисунок 1 – структура модели
Модель канала управления задана в виде интегрального звена с запаздыванием:
с коэффициентами: 
.
Модель канала возмущения задана в виде интегрального звена с отсечкой с запаздыванием:
с коэффициентами: 
.
В качестве критерия используется длительность переходного процесса. Длительность переходного процесса задается в относительных единицах: 
.
2. Выбор метода синтеза системы регулирования.
Выбор метода синтеза системы регулирования зависит от динамических свойств модели объекта управления и требуемой длительности переходного процесса.
Так как модель канала управления задана в виде интегрального звена с запаздыванием, то в качестве регулятора можно взять регулятор Ресвика.
Возьмем интервал дискретизации 
.
Рисунок 2 – Структура системы регулирования без учета канала возмущения
Модель канала регулирования в дискретной форме имеет вид:
, где 
- дискретный аналог запаздывания.
3. Алгоритм моделирования синтезированной системы регулирования.
Сначала будем рассматривать систему без канала возмущения, т.е. w=0 (рисунок 2).
1. Определение начальных значений переменных:
2. Формирование внешнего воздействия 
.
3. Расчет выходной величины системы регулирования:
4. Расчет ошибки регулирования:
5. Определение момента окончания переходного процесса
.
6. Расчет управляющего воздействия
6.1. Расчет приведенного возмущения:
;
6.2. Экстраполяция приведенного возмущения:
.
; где 
В качестве управляющего воздействия принимается экстраполируемое значение 
.
7. Проверка условия окончания расчетов (либо по длине реализации, либо по заданному критерию). Если нет – переход к пункту 2 если да – к пункту 8.
8. Вывод результатов моделирования.
Выполнив данный алгоритм, получим переходный процесс, представленный на рисунке 3.
Рисунок 3 – Переходный процесс без учета возмущения
Длительность переходного процесса равна: 
, где 43,9 – момент окончания переходного процесса, 36 – начало действия внешнего воздействия, 3 – запаздывание.
Вывод: Так как длительность переходного процесса не превышает заданной , то следовательно, синтезированная САР удовлетворяет заданным ограничениям на качество регулирования.
Рассмотрим теперь систему с учетом контура возмущения (т.е. w<>0).
Тогда общая структура САР будет иметь вид, как на рисунке 4.
Рисунок 4 – Структура САР с учетом канала возмущения.
- компенсатор контролируемого возмущения.
Он представляет собой последовательное соединение трех блоков:
1. Прямая модель канала возмущения: 
, где 
- дискретный аналог времени отсечки;
2. Обратная модель канала управления:
3. Звено запаздывания:
, где 
- дискретный аналог запаздывания в канале возмущения.
Алгоритм моделирования состоит в следующем:
1. Определение начальных значений переменных:
2. Формирование возмущающего воздействия 
. Задающее воздействие отсутствует 
.
3. Расчет выходной величины канала управления:
4. Расчет выходной величины канала возмущения:
5. Расчет общей выходной величины:
6. Расчет ошибки регулирования:
7. Определение момента окончания переходного процесса
.
8. Расчет управляющего воздействия регулятора Ресвика:
.
; где
9. Расчет управляющего воздействия компенсатора:
10. Расчет общего управляющего воздействия:
11. Проверка условия окончания расчетов (либо по длине реализации, либо по заданному критерию). Если нет – переход к пункту 2 если да – к пункту 8.