Тау 6 семестр / лр 3 / Федоров лр3исп

Нижегородский Государственный Технический Университет

Имени Р.Е.Алексеева

Кафедра “Электрооборудование, электропривод и автоматика”

Отчет по лабораторной работе №3

“ Стандартные настройки САУ”

Выполнил:

Федоров К.Р.

Проверил:

Мельников В.Л.

Нижний Новгород

2022 г.

Цель: теоретическое и экспериментальное определение и исследование стандартных настроек САУ.

Программа работы:

1. Рассчитать параметры регулятора при настройке на МО.

2. Получить переходные процессы при скачке задания и возмущения.

3. Построить логарифмические частотные характеристики в разомкнутой системе.

4. Рассчитать параметры регулятора для перехода от МО к СО.

5. Получить переходные процессы при скачке задания (без фильтра и с фильтром на входе) и возмущения.

6. Построить логарифмические частотные характеристики в разомкнутой системе.

7. Оценить по графикам и таблицам показатели качества (перерегулирование, временные показатели, запасы устойчивости)

Вариант исходных данных:

№ студента по списку гр.	Ко1	Ко2	Кос	Т mc	Тµ mc	Кр для МО	Парам W”для перех к СО Ти,Tф=4Tµ
5	10	1	0.1	90	5	9	0,02

Структурна схема моделируемого контура

1. Расчет параметров регулятора при настройке на МО

Настройка контура предполагает выбор типа регулятора и определение его параметров.

Передаточная функция объекта:

Передаточная функция регулятора выбирается из условия:

отсюда .

Таким образом, для настройки необходим пропорциональный регулятор с коэффициентом .

Настроечный коэффициент «а» находится из анализа передаточной функции замкнутого контура, настроенного на МО:

,

где - постоянная времени, – коэффициент затухания. Таким образом при оптимальной настройке замкнутый контур является колебательным звеном с коэффициентом затухания

Отсюда определим коэффициент регулятора:

2 Исследование характеристик контура, настроенного на модульный оптимум

2.1 Переходные процессы при скачке задания:

Модель, выполненная в программе SamSim:

Переходные процессы:

Расчёты, выполненные в программе MathCad:

Вывод: перерегулировка составляет: то есть менее 5 % от установившегося значения

2.2 Переходные процессы при скачке возмущения:

Модель, выполненная в программе SamSim:

Переходные процессы:

Расчёты, выполненные в программе MathCad:

2.3 Переходные процессы при скачке задания и возмущения:

Модель, выполненная в программе SamSim:

Переходные процессы:

Расчёты, выполненные в программе MathCad:

Вывод: перерегулировка составляет: то есть менее 5 % от установившегося значения. А также в системе присутствует ошибка по возмущению.

3. Логарифмические и частотные характеристики разомкнутой системы:

Модель, выполненная в программе SamSim:

Годограф:

ЛАФЧХ:

4. Расчет параметров регулятора для перехода от МО к СО

Для обеспечения устойчивости параметры регулятора и выбираются таким образом, чтобы асимптотическая ЛАЧХ разомкнутого контура имела наклон -20дБ/дек в районе частоты среза и была бы симметрична относительно (на рис. 4.2 СН – симметричная настройка).

Рис. 4.1 Рис. 4.2

Параметры регулятора для СН определим в два этапа.

Для настройки на МО необходим регулятор

Для перехода от модульной к симметричной настройке необходим регулятор, имеющий ЛАЧХ (рис. 4.1) - .

Таким образом для симметричной настройки необходим регулятор с передаточной функцией

В качестве фильтра используют инерционное звено с

5. Исследование характеристик контура, настроенного на симметричный оптимум

5.1 Переходные процессы при скачке задания без фильтра.

Модель, выполненная в программе SamSim:

Переходные процессы:

Расчёты, выполненные в программе MathCad:

Вывод: перерегулировка составляет: то есть более 40 % от установившегося значения.

5.2 Переходные процессы при скачке задания с фильтром.

Модель, выполненная в программе SamSim:

Переходные процессы:

Расчёты, выполненные в программе MathCad:

Вывод: перерегулировка составляет: то есть менее 10 % от установившегося значения.

5.3 Переходные процессы при скачке возмущения.

Модель, выполненная в программе SamSim:

Переходные процессы:

Расчёты, выполненные в программе MathCad:

5.4 Переходные процессы при скачке задания с фильтром и при скачке возмущения. (возмущение имеет задержку t_{задержки}=0,15 с)

Модель, выполненная в программе SamSim:

Переходные процессы:

Расчёты, выполненные в программе MathCad:

Вывод: перерегулировка составляет: то есть менее 10 % от установившегося значения.

6. Логарифмические и частотные характеристики разомкнутой системы:

Модель, выполненная в программе SamSim:

Годограф:

ЛАФЧХ:

7. Оценка показателей качества (перерегулирование, временные показатели, запасы устойчивости).

В замкнутой системе, настроенной на модульный оптимум:

Перерегулировка – менее 5 % от установившегося значения. Что соответствует теоретическим данным σ=4,3%.

Временные показатели – система приходит к установившемуся значению за t=0.044с = 8.8 Т_μ . Что соответствует теоретическим данным t_р=8,4 Т_μ

Частота среза _c=100. Что соответствует теоретическим данным

Запас устойчивости по фазе равен примерно 60^о. Что соответствует теоретическим данным Δφ=63^о.

В системах с сигналом по возмущению, появляется ошибка, которая влияет на установившееся значение выходного сигнала.

В системе, настроенной на симметричный оптимум:

Перерегулировка – более 40 % от установившегося значения. Что соответствует теоретическим данным σ =43,4%

Проблему перерегулировки решают установкой фильтра (инерционное звено на входе по заданию, с параметром )

В системе с фильтром, настроенной на симметричный оптимум:

Перерегулировка – менее 10% от установившегося значения. Что соответствует теоретическим данным σ = 8,1%,

Временные показатели – система приходит к установившемуся значению за t=0.065с = 13 Т_μ. Что соответствует теоретическим данным t_р =13,3Т_μ

Частота среза w_c=100. Что соответствует теоретическим данным

Запас устойчивости по фазе равен примерно 37^о. Что соответствует теоретическим данным Δφ=36,8°.

В системах с сигналом по возмущению, появляется ошибка, которая не влияет на установившееся значение выходного сигнала. Что является важным преимуществом систем, настроенных на СО, перед системами, настроенными на МО.