3.1 Собрать схему моделирования системы с ПИД-регулятором, представленную на рис.3.
Рис. 3.
3.2 Передаточную функцию первого объекта управления выбрать в соответствии с вариантом в таблице 2.
Таблица 2
| Номер варианта | Передаточная функция объекта управления | |
| 
| |
| 
| |
| 
| |
| 
| |
| 
| |
| 
| |
|
| 
| |
| 
| |
| 
| |
| 
| |
| 
|
3.3 Рассчитать коэффициенты настройки ПИД-регулятора по эмпирическому методу Циглера-Никольса.
3.3.1 Перевести систему управления из ПИД-закона регулирования в П-закон регулирования.
3.3.2 Постепенно увеличивая критический коэффициента усиления регулятора 
добиться незатухающих колебаний в системе и зафиксировать период критических колебаний 
.
3.3.3 По найденным 
и 
рассчитать по формулам настройки ПИД-регулятора.
3.3.4 С помощью функции линейный анализ провести моделирование системы и получить переходный процесс системы с ПИД-регулятором.
3.3.5 Повторить пп. 3.3.1-3.3.4 для второго объекта управления.
3.4 Рассчитать коэффициенты настройки ПИД-регулятора по методу Шубладзе с использованием математического пакета Mathcad.
3.4.1 Для первого объекта управления по формулам (2)-(8) рассчитать коэффициенты настройки ПИД-регулятора.
3.4.2 С помощью функции линейный анализ провести моделирование системы и получить переходный процесс системы с ПИД-регулятором.
3.4.3 Повторить пп. 3.4.1-3.4.2 для второго объекта управления.
3.5 Рассчитать коэффициенты параметров ПИД-регулятора по методу Куна.
3.5.1 Для первого объекта вычислить суммарную постоянную времени объекта.
3.5.2 Рассчитать параметры ПИД-регулятора с использованием формул нормальной настройки из таблицы 1.
3.5.3 С помощью функции линейный анализ провести моделирование системы и получить переходный процесс системы с ПИД-регулятором.
3.5.4 Рассчитать параметры ПИД-регулятора с использованием формул быстрой настройки из таблицы 1.
3.5.5 С помощью функции линейный анализ провести моделирование системы и получить переходный процесс системы с ПИД-регулятором.
3.5.6 Повторить пп. 3.5.1-3.5.5 для второго объекта управления.
3.6 Рассчитать коэффициенты настройки ПИД-регулятора по методу Шеделя.
3.6.1 Записать передаточную функцию первого объекта управления в виде (12).
3.6.2 Рассчитать настройки параметров ПИД-регулятора по формулам (14).
3.6.3 С помощью функции линейный анализ провести моделирование системы и получить переходный процесс системы с ПИД-регулятором.
3.6.4 Повторить пп. 3.6.1-3.6.3 для второго объекта управления.
3.7 Проанализировать полученные результате работы и представить их в виде таблицы 3.
Таблица 3
| Метод настройки ПИД- регулятора | Настроечные параметры ПИД-регулятора | Передаточная функция объекта управления | Показатели качества переходного процесса | ||||
| 
| 
|  , с
|  %
| |||
| Циглера-Никольса | |||||||
| Шубладзе | |||||||
| Куна | норм. | ||||||
| быстр. | |||||||
| норм. | |||||||
| быстр. | |||||||
| Шеделя | |||||||
СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА
4.1 Цель работы.
4.2 Схема моделирования исследуемой системы регулирования.
4.3 Расчетные формулы и настроечные параметры ПИД-регулятора по каждой методике настройки.
4.4 Полученные графики переходных процессов и их показатели качества.
4.5 Сравнительный анализ методов настройки ПИД-регуляторов.
4.6 Основные выводы по работе.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
5.1 Какой принцип положен в основу настройки ПИД-регулятора по методу Циглера-Никольса?
5.2 Какой принцип положен в основу настройки ПИД-регулятора по методу Шубладзе?
5.3 Какой принцип положен в основу настройки ПИД-регулятора по методу Куна?
5.4 Какой принцип положен в основу настройки ПИД-регулятора по методу Шеделя?
5.5 Назовите достоинства и недостатки каждого метода настройки.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Дьяконов В.П. MATLAB 6/6.1/6.5 + SIMULINK 4/5 в математике и моделировании.– М.: СОЛОН-Пресс, 2003 – 565 с.
2. Дьяконов В.П. SIMULINK 4. Специальный справочник. – Санкт-Петербург, 2002. – 518 с.
3. Шубладзе А.М., Гуляев С.В., Шубладзе А.А. Оптимальные автоматически настраивающиеся общепромышленные регуляторы // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика. – 2002. – №10. – С. 30–33.
4. Ротач В. Я. К расчету оптимальных параметров ПИД-регуляторов по экспертным критериям. // Промышленные АСУ и контроллеры. 2005. – №11. – С. 5–9.
5. https://vissim.nm.ru/auto_reg.html. Литюга А. М., Клиначев Н. В., Мазуров В. М. Теоретические основы построения эффективных АСУ ТП (конспект лекций).
6. https://masters.donntu.edu.ua/2004/eltf/markov/diss. Марков А. А. Сравнительный анализ методов расчета параметров регуляторов электродвигателей (автореферат магистерской работы).
7. https://www.cds.caltech.edu/conferences/related/ECC97/proceeds/251_500/ECC.
Herbert M. Schaedel. A new method of direct PID controller design based on the principle of cascaded damping ratios.
Исследование методов настройки ПИД регуляторов
Методические указания по выполнению лабораторных
работ по курсу «Теория автоматического управления»
для студентов направлений 550200 – Автоматизация и управление
и 657900 – Автоматизация технологических процессов и
производств (в нефтегазовой отрасли)
Составитель: Воронин Александр Васильевич
Елисеева Анастасия
Научный редактор: д. т. н., профессор Малышенко А. М.
Рецензент: к. т. н., доцент кафедры ИКСУ ТПУ Громаков Е.И.
Подписано к печати
Формат 60х84/16. Бумага ксероксная.
Плоская печать. Усл. печ. л.. Уч.- изд. л.
Тираж экз. Заказ. Цена свободная.
Изд-во ТПУ, Лицензия ЛТ № 1 от 18.07.94.
634034, Томск, пр. Ленина,30