Метою курсової роботи є отримання практичних навичок параметричної ідентифікації об`єктів керування.

Результатом ідентифікації є математична модель динаміки об`єкта подана у вигляді передаточної функції.

Вихідним матеріалом до курсової роботи є експериментальна перехідна характеристика об`єкта керування за каналом керуючого впливу.

Курсова робота складається з пояснювальної записки об`ємом 25-30 аркушів і має такі структурні елементи: титульний аркуш, завдання до курсової роботи, реферат, зміст, вступ, основну частину, заключення, перелік посилань, додатки.

Реферат повинен розкривати тему, мету та методику проведення роботи, основні висновки по роботі. Об`єм реферату не більше одного аркушу.

Вступ. У вступі необхідно дати характеристику об`єкта керування. Сформулювати мету роботи та задачі, що необхідно вирішити для її досягнення.

Основна частина курсової роботи складається з трьох розділів:

Розділ 1. Математичне моделювання об`єктів керування

Розділ повинен містити опис основних характеристик об`єктів керування. Порівняння методів одержання математичних моделей, вибір та обґрунтування методу моделювання.

Розділ 2. Ідентифікація об`єктів керування за перехідною характеристикою

У розділі наводять методику проведення експерименту по отриманню перехідної характеристики та методику первинної обробки результатів експерименту. Загальну характеристику методів апроксимації перехідної характеристики.

Розділ 3. Розрахункова частина

Згладжування та апроксимація експериментальних часових характеристик виконується на ЕОМ.

Наводяться алгоритм та результати згладжування перехідної характеристики одним із методів послідовного усереднення ( графік та роздруківки на ЕОМ ).

Опис методів апроксимації, що використані в роботі. Результати апроксимації наводяться у вигляді таблиць та графіків згладженої та апроксимуючої ( розрахункової ) залежності.( див. Додатки А і Б )

Передаточні функції об`єкта керування, що одержані кількома методами. Порівняння точності математичних моделей.

В заключенні формулюються основні виводи о проведеній роботі.

1 Загальні положення

Моделювання є найбільш поширеним методом дослідження властивостей промислових об`єктів. Процес моделювання – це вивчення властивостей об`єкта моделювання шляхом аналізу аналогічних властивостей його моделі. Розрізняють два основних метода моделювання: фізичний і математичний.

Математичні моделі порівняно з фізичними є більш універсальними, дешевими, зручними у застосуванні. Використання ЕОМ при дослідженні математичних моделей дає значний виграш у часі та коштах. Математичне моделювання є основним методом дослідження технологічних процесів. Математичні моделі застосовуються в системах автоматизації проектування (САПР) технологічних процесів, в автоматизованих системах наукових досліджень (АСНД) та в автоматизованих системах керування технологічними процесами (АСКТП ).

В залежності від області застосування визначають метод отримання, вигляд представлення, складність, точність та інші показники математичних моделей. Метою даної роботи є отримання математичної моделі об`єкта керування, що застосовується в алгоритмах керування технологічними процесами.

2. Об`єкт керування та його основні характеристики

Об`єктом керування називають технологічний процес або апарат, режим якого залежить від зовнішніх впливів і може підтримуватись на заданому рівні автоматичною системою керування.

Прикладом об`єкта керування є теплообмінний апарат, конденсатор, ректифікаційна колона, абсорбер, частина трубопроводу та ін.

Входи об`єкта керування діляться на керуючі впливи – керування та збурюючи впливи – збурення. Керуючі впливи є результатом дій регулятора. Вони забезпечуються через виконуючий пристрій чи регулюючий орган. Таким чином, керуючий вплив є виходом регулятора і входом об`єкта керування.

Збурюючі впливи не залежать від роботи регуляторів. Збурення є шкідливим впливом, що виводить об`єкт керування із нормального чи заданого режиму роботи. На рис.2.1 схематично зображений об`єкт керування з одним вихідним параметром у, керування х та збуренням z.

Рисунок 2.1 - Структурна схема об`єкта керування

Функціональна залежність між виходом та входом об`єкта називається каналом впливу. Залежність називається каналом керуючого впливу, а - каналом збурюючого впливу.

Об`єкти керування могуть мати декілька вихідних та вхідних параметрів. Одні вхідні параметри впливають на вихідні значніше, інші впливають менше. Для оцінки сили впливу вхідних параметрів на вихідні використовують поняття чутливості. Чутливість каналу впливу оцінюється відношенням зміни вихідної величини на зміну вхідної величини . Відношення називають коефіцієнтом передачі об`єкта. Чим більший коефіцієнт передачі (чутливість каналу ), тим ефективніше керування за цим каналом.

Об`єкт керування може працювати в сталому та динамічному режимах. В процесі нормальної експлуатації об`єкти керування, як правило, знаходяться в несталих, перехідних, динамічних режимах.

Поведінку об`єкта керування в динамічному режимі визначають його динамічні властивості, основні із яких такі: акумулююча здатність, самовирівнювання та швидкодія.

Акумулююча здатність – це властивість об`єктів накопичувати речовину або енергію в перехідних режимах.

Об`єкт керування може мати одну або декілька акумулюючих ємностей. Наприклад, ресивер має одну ємність, а рекуперативний теплообмінник – дві.

Самовирівнювання об`єкта керування – здатність об`єкта самостійно повертатися у рівновісний стан після зміни своєї вхідної величини. Виходячи з критерію самовирівнювання об`єкти керування ділять на об`єкти з самовирівнюванням та без самовирівнювання.

Перехідні характеристики таких об`єктів зображені на рис. 2.2.

Швидкодія об`єкта керування – це швидкість появи реакції об`єкта на збурюючий вплив. Об`єкти з миттєвою реакцією на ступінчасте збурення називаються безінерційними. Об`єкти, що мають значну часову затримку на збурення, називають інерційними.

Часова затримка реакції об`єкта на ступінчасте збурення може мати дві причини: інерційність об`єкту та наявність чистого або транспортного запізнювання. Інерційність об`єктів керування пояснюється їх акумулюючою здатністю. Критерієм інерційності одноємкісних об`єктів з самовирівнюванням є стала часу . Сталою часу об`єкта називається час, за який його вихідна величина досягала б нового сталого значення після нанесення збурення, якби швидкість її зміни залишалась би рівною початковій. Стала часу об`єкта визначає його динамічні властивості. Чим вона більша, тим більша тривалість перехідного процесу, і, навпаки.

Число сталих часу багатоємкістних об`єктів дорівнює числу акумулюючих ємкостей. Інерційність таких об`єктів оцінюють за найбільшою сталою часу його ємкостей. Оцінювати інерційність об`єктів можна також по площі між перехідною характеристикою та лінією сталого значення ( Див. рис. 2.3 ).

Заштрихована на рис. 2.3. площа дорівнює сумі усіх сталих часу об`єкта.

Іншій чинник затримки реакції вихідної величини об`єкта на ступінчасте збурення – чисте або транспортне запізнювання, що пов`язане з потребою транспортувати на деяку відстань речовину чи енергію.