7. Построение переходных характеристик и определение параметров переходного процесса.

Для наглядности полученных результатов расчета одноконтурной и каскадной систем, а также для определения показателей качества переходного процесса, построим кривые переходных процессов для каждой из полученных систем. В настоящее время разработано большое количество прикладного программного обеспечения, позволяющего без долгих и утомительных вычислений, а зачастую и без обращения к математическому аппарату ТАУ моделировать любые виды переходных процессов с заданными показателями качества, контролировать поведение системы, изменяя любые параметры, производить проверку системы на работоспособность, безопасность, устойчивость и т.д. К таким программам можно отнести MATLAB, в частности – одну из составляющих этого пакета – систему SIMULINK; пакет VisSim; SCADA-систему Genie и т.д.

Для моделирования переходных процессов в данной курсовой работе будет использована издательская система MATLAB.

7.1. Расчет и построение кривых переходного процесса для одноконтурной системы управления

Перетаскиванием стандартных блоков (Sum, Transfer Function, Constant и др.) на рабочую область приложения, и последующим соединением их, получим модель одноконтурной системы, представленную на рисунке

Рис.21. Компьютерная модель одноконтурной системы

На рисунке:

Сonst-Единичное ступенчатое воздействие, подаваемое на вход системы;

Пи-регулятор - блок, реализующий функции ПИ-регулятора;

Объекта - блок с передаточной функцией объекта;

Plot- блок, реализующий графическое отображение сигнала.

Для оценки качества переходного процесса воспользуемся прямыми показателями качества (время регулирования, перерегулирование, колебательность), и косвенными показателями (степень затухания).

Рис.22. График переходного процесса в одноконтурной системе.

По полученному переходному процессу определим:

Графически определим характеристики переходного процесса:

1. Время переходного процесса t_p определяется как промежуток времени, через который выходная величина войдет в зону допустимой ошибки 2ε, ε = 5%, по графику определяем ;

2. Перерегулирование ;

3. Колебательность – число колебаний за время переходного процесса – 2;

4. Степень затухания

7.2. Расчет и построение кривых переходного процесса для каскадной системы управления

Переходный процесс каскадной системы получен тем же способом что и для одноконтурной системы, блок-схема, использовавшаяся для этой цели представлена на рис. 23.

Рис.23. Компьютерная модель каскадной системы.

Рис.24. График переходного процесса в каскадной системе.

По полученному переходному процессу определим:

Графически определим характеристики переходного процесса:

1. Время переходного процесса t_p определяется как промежуток времени, через который выходная величина войдет в зону допустимой ошибки 2ε, ε = 5%, по графику определяем ;

2. Перерегулирование ;

3. Колебательность – число колебаний за время переходного процесса - 2;

4. Степень затухания

Заключение

В данной курсовой работе была рассчитана система автоматического регулирования температуры низа колонны ректификации, проведен полный анализ свойств и характеристик системы, получены настроечные кривые регуляторов, для выбора оптимальных настроек регуляторов, получен график переходного процесса в системе регулирования.

Анализируя полученные данные можно с уверенность утверждать, что применение каскадных систем регулирования ведет к улучшению качественных характеристик объекта регулирования, по сравнению со случаями применения одноконтурных систем, которые по всем показателям качества уступают многоконтурным.

К важным преимуществам каскадных систем в сравнении с одноконтурными относятся:

• уменьшение времени переходного процесса в объекте регулирования;

• снижение колебательности;

• возможность более точного управления переходным процессом.

Для одноконтурной системы получили:

• ;

• Перерегулирование ;

• Степень затухания ;

Для каскадной системы получили:

• ;

• Перерегулирование ;

• степень затухания ;

Сравнительный анализ двух систем показал, что целесообразнее применять каскадную систему регулирования, т.к. она удовлетворяет всем показателям качества.

В результате полученных расчетных данных можно сделать вывод, что система регулирования полностью отвечает предъявляемым к ней требованиям и имеет переходные характеристики сопоставимые с характеристиками реально существующих систем управления.