Министерство образования и науки Российской Федерации ФГБОУ ВО Ивановский государственный химико-технологический университет Факультет техники, управления и цифровой инфраструктуры Кафедра технической кибернетики и автоматики Лабораторная работа №2 Выполнила: Королева Виктория Курс:1 Группа:133 Проверил: доц. Головушкин Б.А. Иваново, 202_ Дан объект управления - емкость со свободным истечением, для которого известны передаточные функции: 𝑾𝟏(𝒑) = 𝟑 𝟑𝒑 + 𝟏 𝑾𝟐(𝒑) = 𝟒 𝟒𝒑 + 𝟏 Необходимо поддерживать заданный уровень Lз=0.18 дм. Для поддержания заданного уровня необходимо синтезировать каскадную систему управления. Для синтеза регулятора воспользуемся пакетом SISO Design Tool. Расширение SISO Design Tool предназначено для создания корректирующих звеньев с помощью частотных характеристик или изменения полюсов и нолей передаточной функции корректируемого звена. Для работы с SISO Design Tool необходимо задать передаточную функцию объекта, для которого будет строиться система управления. Это можно сделать при помощи командного окна. Зададим нашу передаточную функцию при помощи команды tf и присвоим ей имя sys: 2 Рис.1 Ввод передаточной функции После задания передаточной функции переходим в приложение SISO Design Tool также при помощи командного окна. Команда для перехода в окно SISO Design Tool: sisotool(sys). После выполнения команды открывается два окна: Рис.2 Окно SISO Design Tool for SISO Design Task 3 Рис.3 Окно Control and Estimation Tools Manager Далее во вкладке Architecture нужно задаться архитектурой системы управления при помощи кнопки Control Architecture. Здесь можно менять расположение компенсатора(в прямой и обратной ветви), знак обратной связи, количество компенсаторов, датчиков, объектов управления и т.д.. На схемах введены обозначения: F- фильтр (в нашей работе F=1) C- регулятор (необходимо его рассчитать) G- объект управления (он был задан в самомначале в виде передаточной функции) H- датчики (в нашей работе D=1) 4 S1- обратная связь du,dy,n- возмущения r- заданное значение y- выходное значение u- управляющее воздействие 5 Рис.4 Возможные систем архитектуры в Control Architecture В данной работе нам подходит только шестая архитектура, где представлена каскадная система. 6 Рис.5. Архитектура каскадной системы в Control Architecture После выбора архитектуры системы необходимо зайти во вкладку Compensator Editor для задания параметров регулятора.Для этого необходимо дважды щелкнуть на блок С1 и С2 в окне Control System Designer. Так как мы выбрали для своей системы ПИ-регулятор, то в окне Dynamics нужно добавить интегратор. При необходимости можно добавлять и другие параметры. Вид нашего регулятора будет представляться выше, в строчке Compensator. Здесь же можно задать и фильтр, но в данной работе это не требуется. 7 Рис.6. Задание параметров регулятора во вкладке Compensator Editor Далее во вкладке Analysis Plots нужно построить график переходной функции выходного значения y как показано на рисунке. 8 Рис.7. Построение графика переходной функции выходного значения во вкладке Analysis Plots После выполнения команды откроется график переходной функции выходного значения y. 9 Далее необходимо ввести задание системе регулирования: значение, на которое должен выходить график, перерегулирование и др.. Это можно сделать при помощи последовательности, показанной на рисунке. 10 Рис.8. Последовательность действий для открытия окна задания параметров регулирования. Программа предоставляет параметры по умолчанию, которые можно менять. Изменим некоторые параметры для повышения точности, и поставим финальное значение равное нашему заданному 0.18. Рис.9. Окно New Design Requirement Затем нужно применить заданные требования, после чего на графике появится закрашенная область, в которой должен будет разместиться график переходной функции. Для настройки вида графика нужно перетаскивать мышью нули и полюса или менять частотные характеристики на графике в окне SISO Design Tool for SISO Design Task. При необходимости можно добавлять новые нули и полюса. В результате получим желтый вид графика переходной функции 11 Рис.10. Настройка вида графика переходной функции 12 Рис.11. Оптимизатор В результате получим нужный вид графика переходной функции. Рис.10 Настройка вида графика переходной функции 13 Вид передаточной функции регулятора можно посмотреть в окне Control and Estimation Tools Manager во вкладке Compensator Editor. Рис.11 Определение параметров регулятора 14 Из передаточной функции регулятора можно определить численные значения его параметров: С1 Кр=-204,57 Tu=490 с С2 Кр=4 Tu=1с Для проверки работоспособности полученной системы проведем ее моделирование в Simulihk по каналам управления. Проведем моделирование по каналу управления. Увеличим заданное значение на 25% Рис.12. Моделирование каскадной системы. 15 Рис.13. График выходного значения. Проведем моделирование одноконтурной системы (убираем второй регулятор) Рис.14. Моделирование одноконтурной системы . Рис.15. График выходного значения. Сравнительный анализ: 16 Переходные функции по каналам возмущения: Желтый- каскадная система управления Фиолетовый цвет- одноконтурная система управления Качество работы каскадной системы управления как по типу, так и по времени переходного процесса полностью соответствует заданию. В случае 17 обычной одноконтурной системы в качестве плюса – небольшое увеличение динамической ошибки, основные критерии качества не выполняются. 18
