Анализ системы управления

На рисунке 2.7 представлено окно настройки регулятора и коэффициенты регулирования. Рисунок 2.7 — Окно настройки ПИД-регулятора.

Таким образом, при анализе схемы с разработанным регулятором получится переходный процесс, представленный на рисунке 2.

8. Рисунок 2.8 -График переходного процесса при введении в систему ПИД-регулятора.

Качественные показатели переходного процесса: — Время нарастания tн= 0,046 с.- Время переходного процесса tпп=0,168 с.- Установившееся значение Yуст=1- Перерегулирование σ=7,62%.Разработанная система с ПИД-регулятором полностью удовлетворяет всем требованиям. На рисунке 2.9 представлены частотные характеристики рассматриваемой системы ЛАЧХ и ЛФЧХ. Рисунок 2.9 — ЛАЧХ и ЛФЧХ разомкнутой системы.

Из рисунка 2.9 следует, что величина запаса по фазе равна 1300.

Запас по амплитуде 30,3 Дб. Следовательно, система считается устойчивой. Показатели устойчивости связаны с показателем колебательности. При уменьшении запаса устойчивости увеличивается колебательность системы. В данном случае, из ЛАЧХ (рисунок 2.9) следует, что М≈Amax=1,17. При увеличении коэффициента Кmax (в нашем случае равного коэффициенту разомкнутой системы).

будет происходить рост коэффициента колебательности. Следовательно, увеличится максимально возможное отношение амплитуды регулируемой величины к амплитуде гармонического задающего воздействия. В результате, система станет неустойчивой.

Заключение

.

В ходе выполнения данной курсовой работы были исследована система регулирования толщины листа при прокате. Приведено описание процесса получения прокатанного листа, выявлено, что максимально оказывающим влияние на конечный продукт этапом является процесс прокатки. Приведена кинематическая схема системы регулирования толщины листа при прокате. В качестве управляемого параметра выбрана толщина листа, которая с помощью оптического датчика преобразуется в величину напряжения, по которому и проводится анализ допустимого результата. Разработана функциональная и структурная схема системы регулирования толщины листа при прокате. Приведено описание передаточной функции и принципа работы каждой из частей разработанной системы.

Во второй главе проведен анализ устойчивости разработанной системы по алгебраическому (критерий Рауса-Гурвица), частотному (критерий Михайлова) критерию. Выполнено построение диаграммы нулей-полюсов, подтверждающей, что разработанная система устойчива. Проведен качественный анализ разработанной системы. Было выявлено, что при исходных данных система не удовлетворяла двух требованиям из трёх (по времени регулирования и перерегулированию). В результате, был введён в систему ПИД-регулятор, настройка которого проводилась с помощью встроенного в MatlabSimulinkблока PID-контроллер. При анализе системы с ПИД-регулятором все требования были выполнены.

Кроме того, получены частотные характеристики разомкнутой системы, доказывающие, что система соответствует необходимым требованиям.

Список использованных источников

.

Ключев, В. И. Теория электропривода учебник для вузов / В. И. Ключев. — 2-е изд. перераб. и доп. — М.: Энергоатомиздат, 1998. — 704 с. Бесекерский В. А. Теория систем автоматического управления / В. А. Бесекерский, Е. П. Попов.

— Санкт-Петербург: Профессия, 2003. — 752 с. Черных И. В. «Моделирование электротехнических устройств в Matlab, SimPowerSystems и Simulink». — М.:ДМК Пресс, 2008. — 288с. Герман-Галкин С. Г. Проектирование мехатронных систем на ПК. — СПб.:КОРОНА-Век, 2008.

— 368с. Тарасова Г. И., Топильская Т. А. Идентификация и диагностика систем: лаб. Практикум.

Ч. 1. — М: МИЭТ, 2011. — 84 с.

Применение алгоритма динамического программирования при выборе оптимального состава и распределении нагрузки между агрегатами / Кубарева Т. С. Метод.

указания, СГТУ, Саратов, 1993.

Приложение 1>> w1=tf ([3],[1]) — передаточная функция УПЭw1 = 3 Staticgain.>> w2=tf ([0.5],[0.0121 0.22 1]) — передаточная функция ИМw2 = 0.5———————————- 0.0121 s² + 0.22 s + 1 Continuous-time transfer function.>> w3=tf ([1.5],[1 0]) — передаточнаяфункция.

РОw3 =1.5—- s Continuous-time transfer function.>> w4=tf ([0.15],[1]) — передаточная функция ОУw4 =0.15Staticgain.>> w5=tf ([15],[0.002 1]) — передаточная функция Дw5 = 15 —————- 0.002 s + 1Continuous-timetransferfunction.>> wr=w1*w2*w3*w4*w5- передаточная функция разомкнутой системыwr = 5.062————————————————————— 2.42e-05 s⁴ + 0.1 254 s³ + 0.222 s² + s Continuous-time transfer function.>> wz=feedback (wr,[1]) — передаточнаяфункциязамкнутойсистемыwz =5.062 ————————————————————————— 2.42e-05 s⁴ + 0.1 254 s³ + 0.222 s² + s + 5.062 Continuous-time transfer function.>> pzmap (wz) — командапостроениядиаграммынулей-полюсов.