Отчетные материалы

1. ЛАЧХ ПИД-регулятора положения.

2. ЛАЧХ интегро-дифферецирующего регулятора положения.

3. ССДМ цифро-аналогового следящего позиционного электропривода с ПИД-регулятором положения.

4. ССДМ цифро-аналогового следящего позиционного электропривода с интегро-дифференцирующим регулятором положения.

5. Графики переходных характеристик и ошибок при отработке управляющих и возмущающих воздействий. Анализ графиков.

Контрольные вопросы

1. Понятие запретной области.

2. Порядок синтеза регуляторов положения.

3. Применение MatLab для синтеза регуляторов положения.

4. Порядок аппроксимации ЛАЧХ регуляторов положения.

5. Сравнительная характеристика передаточных функций интегро-дифференцирующего регулятора и ПИД-регулятора.

6. Порядок исследования цифро-аналогового следящего позиционного электропривода с регуляторами положения различной структуры.

5. Лабораторная работа № 5 программная реализация регулятора положения Цель работы

Формировать умения:

– формулировать цели проекта (программы) решения задач по программной реализации цифровых регуляторов, полученных аналитическим и графоаналитическим способами;

– использовать информационные технологии при синтезе цифровых регуляторов;

– применять методы синтеза цифровых регуляторов аналитическим и графоаналитическим способами;

– использовать компьютерные технологии моделирования структурных схем цифровых систем управления с применением векторно-матричного представления рабочих программ цифровых регуляторов и обработки результатов моделирования на этапе проектирования.

5.1. Аналитический и графоаналитический способы синтеза

Программная реализация аналогового РП осуществляется методами, показанными в лабораторной работе № 3 при определении алгоритма работы цифрового ПИД-регулятора скорости, обеспечивающего настройку контура скорости на оптимум по модулю. Отличительной особенностью программной реализации РП является то, что при определении алгоритма его работы необходимо добиться выполнения точностных требований, сформулированных в системе исходных данных, при небольшом перерегулировании и малой колебательности переходных процессов. При решении данной задачи можно выделить два способа ее реализации.

Способ № 1. Аналитический. При определении передаточной функции регулятора положения с помощью программы 1 (см. примеры 4.1, 4.2) можно ограничиться аналитическим решением задачи, которое предполагает использование полной модели РП и позволяет обойтись без построения его ЛАЧХ. Преимущество данного подхода очевидно, так как он не требует графоаналитических построений и расчетов, что в целом упрощает синтез РП. Полученная модель является достаточно точной и при реализации такого регулятора показатели качества процесса управления синтезированной системы совпадают с желаемыми требованиями. Не сложно также произвести дискретную аппроксимацию аналоговой модели РП с применением формулы трапеций. Вместе с тем, несмотря на рациональность и простоту данного способа, он не позволяет адекватно изменить синтезированную модель цифрового РП с целью изменения качества переходного процесса при отработке различных типовых воздействий.

Способ № 2. Графоаналитический. Применение второго способа, который предполагает графоаналитическое описание при определении структуры и параметров РП (см. лаб. раб. № 4) позволяет, не нарушая требований к заданной точности (ограничение запретной областью), более гибко, настолько, насколько позволяют интуиция и опыт инженера-проектировщика, подойти к вопросу аппроксимации ЛАЧХ РП в области средних частот.

Как известно из теории автоматического управления, высокочастотная область практически не оказывает влияния на качество переходных процессов, поэтому весь упор при подборе параметров РП делается на среднечастотный участок. Так, сдвигая асимптоту, имеющую положительный наклон 20 дБ/дек, влево или вправо, можно уменьшить перерегулирование и колебательность переходных процессов. Кроме того, модель РП, полученная в результате аппроксимации графоаналитическим способом, имеет меньший порядок, чем модель, синтезированная аналитически.

Ниже будут рассмотрены примеры синтеза РП различной конфигурации, а также их программная реализация перечисленными способами.