Лабораторная работа №3. Пример типового решения
Пример
Объектом регулирования является ректификационная колонна, второй вариант задания, в которой надо стабилизировать температуру верха колонны Тв. Составляем структурную схему объекта, на которой обозначены входные и выходные переменные и передаточные функции по основным каналам (рис. 1).
- В соответствии с теоретическими положениями построения одноконтурных, комбинированных и каскадных АСР и правилами имитационного моделирования составляем соответствующие блок-схемы АСР, приведенные на рис. 2, 3, 4. Значения коэффициентов для типовых звеньев сводим соответственно в таблицу 1, 2, 3.
- Проводим расчет параметров настроек регуляторов и компенсатора для каждой АСР.
Параметры настроек регулятора остаются такими же, как в одноконтурной АСР
Для компенсатора из условий абсолютной инвариантности определяем передаточную функцию.
Ввиду того, что запаздывание по каналу управления больше, чем по каналу возмущения, физически нельзя реализовать инвариантную АСР.
Выберем физически реализуемый компенсатор в виде пропорционального звена. Тогда
Рассчитаем передаточную функцию эквивалентного объекта для основного регулятора.
Проводим аппроксимацию характеристики эквивалентного объекта звеном первого порядка с запаздыванием.
Определяем параметры настроек основного регулятора.
Параметры настроек вспомогательного регулятора в первом приближении определяем, рассматривая в качестве объекта вспомогательный канал.
Тогда параметры настроек вспомогательного регулятора имеют следующие значения:
- Результаты моделирования рассмотренных АСР приведены на рис. 5.
Анализ переходных характеристик показывает, что комбинированная и каскадная АСР позволяют уменьшить динамическую ошибку и сократить время регулирования по сравнению с одноконтурной АСР. При этом наилучшее качество получаем в комбинированной АСР.
Таблица №1
№ звена
|
звенья
|
коэффициенты
|
|
1
|
Ступенчатое возмущение
|
||
2
|
Инерционное звено
|
* *
|
|
3
|
Звено запаздывания
|
||
4
|
Сумматор
|
||
5
|
Пропорциональное звено
|
K
|
|
6
|
Интегрирующее звено
|
||
7
|
Сумматор
|
||
8
|
Инерционное звено
|
||
9
|
Инерционное звено
|
||
10
|
Звено запаздывания
|
№ звена
|
звенья
|
коэффициенты
|
|
1
|
Ступенчатое возмущение
|
||
2
|
Пропорциональное звено
|
||
3
|
Инерционное звено
|
||
4
|
Звено запаздывания
|
||
5
|
Сумматор
|
||
6
|
Пропорциональное звено
|
||
7
|
Интегрирующее звено
|
||
8
|
Сумматор
|
||
9
|
Сумматор
|
||
10
|
Инерционное звено
|
||
11
|
Инерционное звено
|
||
12
|
Звено запаздывания
|
№ звена
|
звенья
|
коэффициенты
|
|
1
|
Ступенчатое возмущение
|
||
2
|
Инерционное звено
|
||
3
|
Звено запаздывания
|
||
4
|
Сумматор
|
||
5
|
Пропорциональное звено
|
||
6
|
Интегрирующее звено
|
||
7
|
Сумматор
|
||
8
|
Сумматор
|
||
9
|
Инерционное звено
|
||
10
|
Пропорциональное звено
|
||
11
|
Сумматор
|
||
12
|
Инерционное звено
|
||
13
|
Инерционное звено
|
||
14
|
Звено запаздывания
|