3. Определение параметров объекта регулирования и выбор типового регулятора, и определение параметров его настройки для заданного технологического процесса.
В любой АСР управляющее воздействие на объект регулирования формируется автоматическим регулятором в соответствии с принятым алгоритмом регулирования и требуемым качествам АСР.
Необходимым условием надежной устойчивой работы АСР является правильный выбор типа регулятора и его настроек, гарантирующий требуемое качество регулирования.
Существует множество методик выбора регулятора. Воспользуемся методикой, основанной на анализе вида передаточной функции объекта регулирования.
В зависимости от свойств объектов управления, определяемых его передаточной функцией и параметрами, и предполагаемого вида переходного процесса выбирается тип и настройка линейных регуляторов.
Основные области применения линейных регуляторов определяются с учетом следующих рекомендаций:
И – регулятор со статическим ОР – при медленных изменениях возмущений и малом времени запаздывания (τ0/Т0<0.1);
П – регулятор со статическим и астатическим ОР – при любой инерционности и времени запаздывания, определяемом соотношением τ0/Т0<0.3;
ПИ – регулятор – при любой инерционности и времени запаздывания ОР, определяемом соотношением τ0/Т0<1;
ПИД – регуляторы при условии τ0/Т0<1 и малой колебательности исходных процессов.
В нашем случае (АСР температуры) подходящим является П-регулятор, т.к. по условиям задачи на объект действуют возмущения, вызывающие отклонения уровня, соответствующие 5% при перестановке регулирующего органа и по виду переходного процесса и передаточной функции. Если при дальнейших расчетах окажется, что П-регулятор не удовлетворяет заданным условиям, нам необходимо выбрать более сложный (и следовательно, более дорогой) ПИ или ПИД - регулятор, который имеет лучшие показатели регулирования. Также необходимо углубить обратную связь введением усилительного звена.
Получим следующего вида АСР, составленную из блоков Simulink:
Рис 7. АСР, составленная из блоков Simulink.
3.1. Оптимизация параметров настройки п- регулятора.
Для оптимизации параметров регулятора влажности воспользуемся пакетом прикладных программ для построения систем управления Nonlinear Control Design (NCD) Blockset, который реализует метод динамической оптимизации. Этот инструмент, представляющий собой набор блоков, разработанных для использования с Simulink, автоматически настраивает параметры моделируемых систем, основываясь на определённых пользователем ограничениях на их временные характеристики. Типовой сеанс в среде Simulink с использованием возможностей и блоков NCD Blockset состоит из ряда стадий.
Начальной стадией является создание модели исследуемой системы из стандартных блоков.
Затем вход блока NCD Outport соединяется с теми сигналами системы, на которые накладываются ограничения. Этими сигналами могут быть, например выходы системы, их среднеквадратические отклонения и т.д.
Затем в режиме командной строки MATLAB задаются начальные значения параметров, подлежащих оптимизации.
Двойным щелчком мыши на пиктограмме NCD Outport данный блок раскрывается.
В меню блока NCD Outport задаётся интервал дискретизации (один или два процента от длительности процесса моделирования и указываются имена (идентификаторы) параметров системы, подлежащих оптимизации.
Процесс оптимизации системы инициализируется нажатием кнопки Start.
Рис. 8. Процесс оптимизации параметров системы регулирования производительности шаровой мельницы.
В результате оптимизации получили Кр=22,8448; Кd=0.8244, где Кр – коэффициент пропорциональности П-регулятора; Kd – коэффициент углубления отрицательной обратной связи.