Координаты кривой разгона




Курсовая работа

 

по предмету: Автоматизация технологических процессов и

производств.

Тема: Расчет настроек автоматического регулятора.

 

Выполнил: ст-т гр. АТП-93

Никулина Д. В.

Проверил: Бильфельд Н. В.

 

г. Березники, 1998

 

Содержание.

 

1. Координаты кривых разгона.

1.1 Схемы для Ремиконта.

1.2 Координаты и график кривой разгона по возмущению.

1.3 Координаты и график кривой разгона по заданию.

1.4 Координаты и график кривой разгона по управлению.

2. Интерполяция по 3 точкам.

2.1 Линейное сглаживание и график кривой разгона по возмущению.

2.2 Линейное сглаживание и график кривой разгона по заданию.

2.3 Линейное сглаживание и график кривой разгона по управлению.

3. Нормирование кривых разгона.

3.1 Нормирование кривой разгона по возмущению.

3.2 Нормирование кривой разгона по заданию.

3.3 Нормирование кривой разгона по управлению.

4. Аппроксимация методом Симою.

4.1 По возмущению.

4.2 По заданию.

4.3 По управлению.

5. Проверка аппроксимации методом Рунге - Кутта.

5.1 По возмущению.

5.2 По заданию.

5.3 По управлению.

5.4 Сравнение передаточных функций.

5.5 Сравнение кривых разгона.

6. Расчет одноконтурной АСР методом Роточа.

 

Задание

 

Исследовать работу комбинированной автоматической системы управления в целом и ее отдельных контуров. Провести расчет оптимальных настроечных параметров регуляторов АСР.

Координаты кривой разгона

 

С помощью программы связи ЭВМ с контроллером снимаем координаты кривой разгона.

Для этого сначала поочередно программируем Ремиконт:

1. по возмущению

2. по заданию

3. по управлению

 

В программе тренды меняя задание добиваемся устойчивости систем.

После того как системы установились приступаем к проведению эксперимента. Для этого устанавливаем алгоблок 11 с которого будем снимать кривую разгона, алгоблок 11 на который будем подавать скачек, амплитуду скачка 10 и интервал времени 0,5.

После просмотра полученных точек кривых разгона удаляем одинаковые.

И строим соответствующие графики.

 

2.1 Координаты и график кривой разгона по каналу возмущения

 

табл.2.1

  0,0000 39,0000   11,0000 47,1500
  1,0000 39,1500   11,5000 47,4500
  1,5000 39,3500   12,0000 47,6000
  2,0000 40,0000   12,5000 47,7000
  2,5000 40,4000   13,0000 47,8500
  3,0000 40,8000   13,5000 48,0500
  3,5000 41,2000   14,0000 48,1000
  4,0000 42,0500   14,5000 48,2000
  4,5000 42,5000   15,0000 48,2500
  5,0000 42,9000   15,5000 48,4000
  5,5000 43,3000   16,0000 48,4500
  6,0000 44,0500   16,5000 48,5000
  6,5000 44,4000   17,0000 48,5500
  7,0000 44,7500   17,5000 48,6500
  7,5000 45,1000   19,0000 48,7000
  8,0000 45,6500   19,5000 48,7540
  8,5000 45,9000   20,0000 48,8000
  9,0000 46,1500   21,5000 48,8500
  9,5000 46,4000   22,0000 48,9000
  10,0000 46,8000   26,5000 48,9500
  10,5000 47,0000   27,0000 49,0000

 

 

 

2.2 Координаты и график кривой разгона для внутреннего канала

 

табл.2.2

  0,0000 58,0000   15,0000 65,9500
  1,0000 58,0500   15,5000 66,1000
  1,5000 58,3000   16,0000 66,2000
  2,0000 58,4500   16,5000 66,4000
  2,5000 58,7000   17,0000 66,5000
  3,0000 59,2000   18,5000 66,6000
  3,5000 59,4500   18,0000 66,6500
  4,0000 59,7000   18,5000 66,8000
  4,5000 60,0000   19,0000 66,9000
  5,0000 60,6000   19,5000 66,9500
  5,5000 60,8500   20,0000 67,0500
  6,0000 61,1500   20,5000 67,1500
  6,5000 61,4500   21,0000 67,2000
  7,0000 62,0000   21,5000 67,2500
  7,5000 62,3000   22,0000 67,3000
  8,0000 62,5500   22,5000 67,3500
  8,5000 62,8000   23,0000 67,4000
  9,0000 63,3000   23,5000 67,4500
  9,5000 63,5500   24,0000 67,5000
  10,0000 63,7500   24,5000 67,5500
  10,5000 64,0000   25,0000 67,6000
  11,0000 64,4000   26,0000 67,6500
  11,5000 64,5500   26,5000 67,7000
  12,0000 64,7500   28,0000 67,7500
  12,5000 64,9500   29,0000 67,8000
  13,0000 65,2500   31,5000 67,8500
  13,5000 65,4000   32,0000 67,9000
  14,0000 65,5500   39,0000 67,9500
  14,5000 65,8500   39,5000 68,0000

 

 

 

2.3 Координаты и график кривой разгона основного контура

 

табл 2.3

  0,0000 50,9500   14,5000 58,4000
  0,5000 50,9500   15,0000 58,5500
  1,0000 51,0000   15,5000 58,7500
  1,5000 51,0500   16,0000 59,0000
  2,0000 51,1000   16,5000 59,1500
  2,5000 51,2000   17,0000 59,2500
  3,0000 51,5000   17,5000 59,3500
  3,5000 51,6500   18,0000 59,6000
  4,0000 51,8500   18,5000 59,6500
  4,5000 52,0500   19,0000 59,7500
  5,0000 52,5000   19,5000 59,8500
  5,5000 52,8000   20,0000 60,0000
  6,0000 53,0500   20,5000 60,1000
  6,5000 53,6000   21,0000 60,1500
  7,0000 53,9000   21,5000 60,2000
  7,5000 54,1500   22,0000 60,3000
  8,0000 54,4500   22,5000 60,3500
  8,5000 55,0000   23,0000 60,4000
  9,0000 55,3000   23,5000 60,5000
  9,5000 55,5500   24,0000 60,5500
  10,0000 55,8500   25,0000 60,6000
  10,5000 56,3500   25,5000 60,6500
  11,0000 56,6000   26,0000 60,7000
  11,5000 56,8500   27,0000 60,7500
  12,0000 57,0500   27,5000 60,8000
  12,5000 57,5000   30,0000 60,8500
  13,0000 57,7000   30,5000 60,9000
  13,5000 57,9000   36,0000 60,9500
  14,0000 58,0500   36,5000 61,0000

 

 

3. Интерполяция по трем точкам.

 

В программе ASR, пользуясь пунктом “интерполировать по 3-м” поочередно считаем кривые разгона и строим соответствующий график.

 

3.1.Линейное сглаживание и график кривой разгона для внешнего контура

 

табл. 3.1

  0,0000 38,9914   11,0000 47,2000
  1,0000 39,1667   11,5000 47,4000
  1,5000 39,5000   12,0000 47,5833
  2,0000 39,9167   12,5000 47,7167
  2,5000 40,4000   13,0000 47,8667
  3,0000 40,8000   13,5000 48,0000
  3,5000 41,3500   14,0000 48,1167
  4,0000 41,9167   14,5000 48,1833
  4,5000 42,4833   15,0000 48,2833
  5,0000 42,9000   15,5000 48,3667
  5,5000 43,4167   16,0000 48,4500
  6,0000 43,9167   16,5000 48,5000
  6,5000 44,4000   17,0000 48,5667
  7,0000 44,7500   17,5000 48,6333
  7,5000 45,1667   19,0000 48,7000
  8,0000 45,5500   19,5000 48,7500
  8,5000 45,9000   20,0000 48,8000
  9,0000 46,1500   21,5000 48,8500
  9,5000 46,4500   22,0000 48,9000
  10,0000 46,7333   26,5000 48,9500
  10,5000 46,9833   27,0000 49,0000

 

 

 

3.2. Линейное сглаживание и график кривой разгона для внутреннего контура

 

табл 3.2

  0,0000 57,9667   15,0000 65,9667
  1,0000 58,1167   15,5000 66,0833
  1,5000 58,2667   16,0000 66,2333
  2,0000 58,4833   16,5000 66,3667
  2,5000 58,7833   17,0000 66,5000
  3,0000 59,1167   18,5000 66,5833
  3,5000 59,4500   18,0000 66,6833
  4,0000 59,7167   18,5000 66,7833
  4,5000 60,1000   19,0000 66,8833
  5,0000 60,4833   19,5000 66,9667
  5,5000 60,8667   20,0000 67,0500
  6,0000 61,1500   20,5000 67,1333
  6,5000 61,5333   21,0000 67,2000
  7,0000 61,9167   21,5000 67,2500
  7,5000 62,2833   22,0000 67,3000
  8,0000 62,5500   22,5000 67,3500
  8,5000 62,8833   23,0000 67,4000
  9,0000 63,2167   23,5000 67,4500
  9,5000 63,5333   24,0000 67,5000
  10,0000 63,7667   24,5000 67,5500
  10,5000 64,0500   25,0000 67,6000
  11,0000 64,3167   26,0000 67,6500
  11,5000 64,5667   26,5000 67,7000
  12,0000 64,7500   28,0000 67,7500
  12,5000 64,9833   29,0000 67,8000
  13,0000 65,2000   31,5000 67,8500
  13,5000 65,4000   32,0000 67,9000
  14,0000 65,6000   39,0000 67,9500
  14,5000 65,7833   39,5000 68,0000

 

 

3.3 Линейное сглаживание и график кривой разгона по основному каналу

 

табл. 3.3

  0,0000 50,9500   14,5000 58,3333
  0,5000 50,9500   15,0000 58,5667
  1,0000 51,0000   15,5000 58,7667
  1,5000 51,0500   16,0000 58,9667
  2,0000 51,1167   16,5000 59,1333
  2,5000 51,2667   17,0000 59,2500
  3,0000 51,4500   17,5000 59,4000
  3,5000 51,6667   18,0000 59,5333
  4,0000 51,8500   18,5000 59,6667
  4,5000 52,1333   19,0000 59,7500
  5,0000 52,4500   19,5000 59,8667
  5,5000 52,7833   20,0000 59,9833
  6,0000 53,1500   20,5000 60,0833
  6,5000 53,5167   21,0000 60,1500
  7,0000 53,8833   21,5000 60,2167
  7,5000 54,1667   22,0000 60,2833
  8,0000 54,5333   22,5000 60,3500
  8,5000 54,9167   23,0000 60,4167
  9,0000 55,2833   23,5000 60,4833
  9,5000 55,5667   24,0000 60,5500
  10,0000 55,9167   25,0000 60,6000
  10,5000 56,2667   25,5000 60,6500
  11,0000 56,6000   26,0000 60,7000
  11,5000 56,8333   27,0000 60,7500
  12,0000 57,1333   27,5000 60,8000
  12,5000 57,4167   30,0000 60,8500
  13,0000 57,7000   30,5000 60,9000
  13,5000 57,8833   36,0000 60,9500
  14,0000 58,1167   36,5000 61,0000

 

 

4. Нормирование кривых разгона.

 

С помощью программы ASR в пункте нормировать последовательно производим нормирование сглаженных кривых и упорядочиваем время начиная с 0,0000, с шагом 0,5 для того чтобы привести полученную динамическую характеристику к единичному виду.

 

4.1 Нормированная кривая разгона для внешнего контура

 

табл.4.1

  0,0000 0,0000   10,5000 0,8201
  0,5000 0,0175   11,0000 0,8401
  1,0000 0,0508   11,5000 0,8585
  1,5000 0,0924   12,0000 0,8718
  2,0000 0,1407   12,5000 0,8868
  2,5000 0,1807   13,0000 0,9001
  3,0000 0,2356   13,5000 0,9117
  3,5000 0,2923   14,0000 0,9184
  4,0000 0,3489   14,5000 0,9284
  4,5000 0,3905   15,0000 0,9367
  5,0000 0,4421   15,5000 0,9450
  5,5000 0,4921   16,0000 0,9500
  6,0000 0,5404   16,5000 0,9567
  6,5000 0,5754   17,0000 0,9634
  7,0000 0,6170   18,5000 0,9700
  7,5000 0,6553   18,0000 0,9750
  8,0000 0,6903   18,5000 0,9800
  8,5000 0,7152   19,0000 0,9850
  9,0000 0,7452   19,5000 0,9900
  9,5000 0,7735   20,0000 0,9950
  10,0000 0,7985   20,5000 1,0000

 

4.2 Нормированная кривая разгона для внутреннего контура

 

табл.4.2

  0,0000 0,0000   14,5000 0,7973
  0,5000 0,0150   15,0000 0,8090
  1,0000 0,0299   15,5000 0,8239
  1,5000 0,0515   16,0000 0,8372
  2,0000 0,0814   16,5000 0,8505
  2,5000 0,1146   17,0000 0,8588
  3,0000 0,1478   17,5000 0,8688
  3,5000 0,1744   18,0000 0,8787
  4,0000 0,2126   18,5000 0,8887
  4,5000 0,2508   19,0000 0,8970
  5,0000 0,2890   19,5000 0,9053
  5,5000 0,3173   20,0000 0,9136
  6,0000 0,3555   20,5000 0,9203
  6,5000 0,3937   21,0000 0,9252
  7,0000 0,4302   21,5000 0,9302
  7,5000 0,4568   22,0000 0,9352
  8,0000 0,4900   22,5000 0,9402
  8,5000 0,5233   23,0000 0,9452
  9,0000 0,5548   23,5000 0,9502
  9,5000 0,5781   24,0000 0,9551
  10,0000 0,6063   24,5000 0,9601
  10,5000 0,6329   25,0000 0,9651
  11,0000 0,6578   25,5000 0,9701
  11,5000 0,6761   26,0000 0,9751
  12,0000 0,6993   26,5000 0,9801
  12,5000 0,7209   27,0000 0,9850
  13,0000 0,7409   27,5000 0,9900
  13,5000 0,7608   28,0000 0,9950
  14,0000 0,7791   28,5000 1,0000

 

 

 

4.3 Нормированная кривая разгона по основному каналу

 

табл. 4.3

  0,0000 0,0000   14,5000 0,7579
  0,5000 0,0050   15,0000 0,7779
  1,0000 0,0100   15,5000 0,7977
  1,5000 0,0166   16,0000 0,8143
  2,0000 0,0315   16,5000 0,8259
  2,5000 0,0498   17,0000 0,8408
  3,0000 0,0713   17,5000 0,8541
  3,5000 0,0896   18,0000 0,8673
  4,0000 0,1177   18,5000 0,8756
  4,5000 0,1493   19,0000 0,8872
  5,0000 0,1824   19,5000 0,8988
  5,5000 0,2189   20,0000 0,9088
  6,0000 0,2554   20,5000 0,9154
  6,5000 0,2919   21,0000 0,9221
  7,0000 0,3201   21,5000 0,9287
  7,5000 0,3566   22,0000 0,9353
  8,0000 0,3947   22,5000 0,9420
  8,5000 0,4312   23,0000 0,9486
  9,0000 0,4594   23,5000 0,9552
  9,5000 0,4942   24,0000 0,9602
  10,0000 0,5290   24,5000 0,9652
  10,5000 0,5622   25,5000 0,9701
  11,0000 0,5857   25,5000 0,9751
  11,5000 0,6153   26,0000 0,9801
  12,0000 0,6434   26,5000 0,9851
  12,5000 0,6716   27,0000 0,9900
  13,0000 0,6899   27,5000 0,9950
  13,5000 0,7131   28,0000 1,0000
  14,0000 0,7347      

 

 

 

5. Аппроксимация методом Симою.

 

С помощью программы ASR в пункту аппроксимации последовательно считаем площади каждой из кривой разгона для последующего получения уравнения передаточной функции.

 

Для кривой разгона по внешнему контуру для объекта второго порядка получаем следующие данные:

Значения площадей:

F1= 6.5614

F2= 11.4658

F3= -4.5969

F4= -1.1636

F5= 44.0285

F6= -120.0300

 

Ограничимся второй площадью. F1<F2, а F3 отрицательная. Следовательно для определения передаточной функции необходимо решить систему уравнений:

a1 = F1 + b1

a2 = F2 + b2 + b1 F2

a3 = F3 + b3 + b2 F1 + b1 F2

 

a1 = 6.5614 + b1

a2 = 11.4658 + b1 6.5614

0 = - 4.5969 + b1 11.4658

 

Решив систему получаем: b1 = 0.4

a1 = 6.9614

a2 = 14.0904

Тогда передаточная функция объекта второго порядка по внешнему контуру имеет вид:

 

0.4 s

W(s)=-----------------------------

14.0904 s + 6.9614 s + 1

 

Для кривой разгона по внутреннему контуру для объекта второго порядка получаем следующие данные:

Значения площадей:

F1= 9.5539

F2= 24.2986

F3= -16.7348

F4= -14.7318

F5= 329.7583

F6= -1179.3989

 

Для определения передаточной функции решаем систему, так как F3<0.

a1 = 9.5539 + b1

a2 = 24.2986 + 9.5539 b2

0 = -16.7348 + b1 24.2986

 

Решив систему получаем: b1 = 0.6887

a1 = 10.2426

a2 = 30.8783

Тогда передаточная функция объекта второго порядка по внутреннему контуру имеет вид:

0.6887 s + 1

W(s) = -----------------------------

30.8783s + 10.2426 s + 1

 

Для кривой разгона по заданию для объкта третьего порядка с запаздыванием получаем следующие данные:

Значения площадей:

F1= 10.6679

F2= 38.1160

F3= 30.4228

F4= -46.5445

F5= 168.8606

F6= -33.3020

 

Так как F3<F2 и положительна, то ограничиваемся второй площадью и передаточная объекта третьего порядка по управлению имеет вид:

W(s) =-------------------------------

38.1160 s + 10.6679 s + 1

 

6. Проверка аппроксимации методом Рунге - Кутта.

 

В программе ASR в пункте передаточная функция задаем полученные передаточные функции. И затем строим графики экспериментальной и аналитической кривых разгона (по полученной передаточной функции).

 

6.1 Для кривой разгона по внешнему контуру

 

Устанавливаем для проверки методом Рунге-Кутта конечное время 27c, шаг 0,5с.

 

 

6.2 Для кривой разгона по внутреннему контуру

 

Устанавливаем конечное время 39с, шаг 0,5с.

 

6.3 Для кривой разгона по основному каналу

 

При задании передаточной функции учитываем чистое запаздывание 0,08с.

Устанавливаем конечное время 32с, шаг изменения 0,5с.

 

 

Получили, что кривые разгона практически одинаковы, следовательно аппроксимация методом Симою сделана верно.

6.4 Сравнение экспериментальных и исходных передаточных функции:

 
 


объект исходная экспериментальная

передаточная передаточная

функция функция

 
 


второго порядка 1 0.6887 s

по возмущению W(s)= ------------------ W(s)= -----------------------------

2 2

36 s + 12 s + 1 30,8783 s + 10.2426 s + 1

 
 


второго порядка 1 0.4 s

по заданию W(s)= ------------------------------ W(s)= -------------------------------

2 2

16,1604 s + 8,04 s + 1 14.0904 s + 6.9614 s + 1

 
 


третьего порядка 1 1

с запаздыванием W(s)= ------------------------------------- W(s)= -------------------------------

по управлению 3 2 2

91.125 s + 60.75 s + 13.5 s + 1 38.1160 s + 10.6679 s + 1

 

Анализируя таблицу можно сделать вывод о том, что передаточные функции второго порядка практически одинаковы, а третьего порядка значительно отличаются.

 

6.5 Сравнение экспериментальных и фактических кривых разгона.

 

Для исходных передаточных функций с помощью программы ASR, пунктов аппроксимация (создать передаточную функцию и изменить время) получим координаты кривых разгона и сравним их с экспериментальной кривой:

- по внешнему контуру

- по внутреннему контуру

 

- по основному каналу

 

Полученные значению передаточных функций не значительно отличают от фактических, что говорит о достаточно не большой погрешности между фактическими и экспериментальными данными.

 



Поделиться:




Поиск по сайту

©2015-2024 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2019-06-03 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту: