УЧЕБНЫЕ ЗАДАНИЯ с элементами
Дистанционных образовательных технологий
Для группы МЦМ-19-2, 02.11.21
1. 13час. 15 мин. – 14 час. 45мин. – АТП, лекция – Методы экспериментального определения динамических характеристик объектов управления.
Материал лекции представлен ниже.
Технология выполнения задания: составить письменный конспект по указанной теме, материал раскрыть согласно следующему плану:
1.1Динамические модели промышленных объектов управления.
1.2 Определение численных значений параметров динамических моделей промышленных объектов управления.
1.3 Классы экспериментальных методов определения динамических характеристик объектов управления.
1.4 Достоинства и недостатки экспериментальных методов.
После выполнения задания студенту необходимо составить письменный конспект. Конспект записывается в лекционную тетрадь.
Лекция: Методы экспериментального определения динамических характеристик объектов управления
В настоящее время при расчете настроек регуляторов локальных систем широко используются достаточно простые динамические модели промышленных объектов управления. В частности, использование моделей инерционных звеньев первого или второго порядка с запаздыванием для расчета настроек регуляторов обеспечивает в большинстве случает качественную работу реальной системы управления.
В связи с этим возникает задача определения численных значений параметров динамических моделей промышленных объектов управления. Опыт показывает, что значительно проще, но с достаточной точность, определить эти параметры экспериментально на реальном объекте управления. Особенно оправдан такой подход для одномерных объектов управления, работающих совместно с системой автоматической стабилизации.
В зависимости от вида переходной характеристики (кривой разгона) задаются чаще всего одним из трех видов передаточной функции объекта управления:
- в виде передаточной функции инерционного звена первого порядка
, (1.5)
где 
- коэффициент усиления, постоянная времени и запаздывание, которые должны быть определены в окрестности номинального режима работы объекта.
Для объекта управления без самовыравнивания передаточная функция имеет вид
. (1.6)
Более точное динамику объекта описывает модель второго порядка с запаздыванием
. (1.7)
Экспериментальные методы определения динамических характеристик объектов управления делятся на два класса:
1. Методы определение временных характеристик объекта управления.
2. Методы определение частотных характеристик объекта управления.
Временные методы определения динамических характеристик делятся, в свою очередь, на активные и пассивные.
Активные методы предполагает подачу на вход объекта пробных тестирующих сигналов, каковыми являются
- регулярные функции времени (ступенчатый или прямоугольный импульсы, гармонический сигнал, периодический двоичный сигнал);
- пробные сигналы случайного характера (белый шум, псевдослучайный двоичный сигнал - ПСДС).
В зависимости от вида пробного сигнала выбирают соответствующие методы обработки выходного сигнала объекта управления. Так, например, при подаче ступенчатого управляющего сигнала, снимают кривую разгона объекта, а при подаче прямоугольного импульсного сигнала снимают кривую отклика. Кривая отклика снимается для объектов, не допускающих подачу на вход объекта ступенчатых сигналов.
Достоинствами активных методов являются:
- достаточно высокая точность получения математического описания;
- относительно малая длительность эксперимента.
Следует учитывать, что активные методы, в той или иной степени, приводят к нарушению нормального хода технологического процесса. Поэтому проведение эксперимента должно быть тщательно спланировано.
В пассивных методах на вход объекта не подаются никакие пробные сигналы, а лишь фиксируется естественное движение объекта в процессе его нормального функционирования. Полученные реализации массивов данных входных и выходных сигналов обрабатываются статическими методами. По результатам обработки получают параметры передаточной функции объекта. Однако, такие методы имеют ряд недостатков:
- малая точность получаемого математического описания, (т.к. отклонения от нормального режима работы малы);
- необходимость накопления больших массивов данных с целью повышения точности (тысячи точек);
- если эксперимент проводится на объекте, охваченном системой регулирования, то наблюдается эффект корреляции (взаимосвязи) между входным и выходным сигналами объекта через регулятор. Такая взаимосвязь снижает точность математического описания.