Помощь студентам в учебе
Нечёткий псевдолинейный регулятор
|
Введение 15
1 Анализ модификаций ПИД-регуляторов 17
1.1 Модификации ПИД-регуляторов 17
1.1.1 Классический ПИД-регулятор 17
1.1.2 Регулятор с весовыми коэффициентами при уставке 18
1.1.3 Регулятор отношений 19
1.1.4 Регулятор с внутренней моделью 20
2 Анализ корректирующих устройств систем автоматического
регулирования 22
2.1 Линейные корректирующие устройства 22
2.2 Нелинейные и псевдолинейные корректирующие устройства 23
2.3 Псевдолинейные корректирующие устройств 25
3 Разработка и исследование в среде MatLab свойств систем
автоматического регулирования с псевдолинейными корректирующими устройствами 32
3.1 Выбор метода настройки ПИД регулятора 32
3.2 Анализ и исследование свойств модифицированного псевдолинейного
ПИД-регулятора 36
3.3 Исследование свойств САР с корректирующим устройством с
запоминанием экстремума 40
3.4 Исследование свойств САР с фазоопережающим КУ и КУ с
запоминанием экстремума 41
4 Анализ принципов построения нечётких ПИД-регуляторов 44
4.1 Нечёткий регулятор 45
5 Программная реализация регулятора в среде Isagraf для промышленного контроллера КРОСС 50
5.1. Назначение, состав и технические характеристики контроллера КРОСС
5.2. Программный пакет Isagraf. 53
5.3. Программа для системы автоматического регулирования с
псевдолинейным регулятором 54
5.4 Отладка и проверка работоспособности программ 57
5.4.1 Описание лабораторного стенда, используемого для
программирования и проверки работоспособности программ 57
6.1 Оценка коммерческого потенциала и перспективности проведения
научных исследований с позиции ресурсоэффективности и ресурсосбережения 59
6.1.1 Потенциальные потребители результатов исследования 59
6.1.2 SWOT - анализ 60
6.2 Определение возможных альтернатив проведения научных
исследований 61
6.3 Планирование научно-исследовательских работ 62
6.3.1 Структура работ в рамках научного исследования 62
6.3.2 Определение трудоемкости выполнения работ 64
6.3.3 Разработка графика проведения научного исследования 64
6.4 Бюджет научно-технического исследования (НТИ) 66
6.4.1 Расчет материальных затрат НТИ 67
6.4.2 Расчет затрат на специальное оборудование для научных
(экспериментальных) работ 67
6.4.3 Основная заработная плата исполнителей темы 67
6.4.4 Отчисления во внебюджетные фонды (страховые отчисления) 68
6.4.5 Накладные расходы 69
6.4.6 Формирование бюджета затрат научно-исследовательского проекта .. 69
6.5 Определение ресурсной (ресурсосберегающей), финансовой, бюджетной, социальной и экономической эффективности исследования ... 70
7 СОЦИАЛЬНАЯ ОТВЕТСТВЕННОСТЬ 74
7.1 Производственная безопасность 74
7.1.2 Повышенные показатели микроклимата 75
7.1.3 Недостаточность освещенности рабочей зоны 76
7.1.4 Повышенный уровень шума 77
7.1.5 Повышенное Электромагнитное излучение 78
7.1.6 Психофизические факторы 79
7.1.7 Электробезопасность 80
7.2 Экологическая безопасность 80
7.3 Безопасность в чрезвычайных ситуациях 81
7.4 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности 82
7.4.1 Организационные мероприятия обеспечения безопасности рабочей зоны 83
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 84
CONCLUSION 86
Список использованных источников 87
Приложение А 91
Приложение Б 92
Приложение В 93
Приложение Г 94
Приложение Д 95
Приложение Е 96
1 Анализ модификаций ПИД-регуляторов 17
1.1 Модификации ПИД-регуляторов 17
1.1.1 Классический ПИД-регулятор 17
1.1.2 Регулятор с весовыми коэффициентами при уставке 18
1.1.3 Регулятор отношений 19
1.1.4 Регулятор с внутренней моделью 20
2 Анализ корректирующих устройств систем автоматического
регулирования 22
2.1 Линейные корректирующие устройства 22
2.2 Нелинейные и псевдолинейные корректирующие устройства 23
2.3 Псевдолинейные корректирующие устройств 25
3 Разработка и исследование в среде MatLab свойств систем
автоматического регулирования с псевдолинейными корректирующими устройствами 32
3.1 Выбор метода настройки ПИД регулятора 32
3.2 Анализ и исследование свойств модифицированного псевдолинейного
ПИД-регулятора 36
3.3 Исследование свойств САР с корректирующим устройством с
запоминанием экстремума 40
3.4 Исследование свойств САР с фазоопережающим КУ и КУ с
запоминанием экстремума 41
4 Анализ принципов построения нечётких ПИД-регуляторов 44
4.1 Нечёткий регулятор 45
5 Программная реализация регулятора в среде Isagraf для промышленного контроллера КРОСС 50
5.1. Назначение, состав и технические характеристики контроллера КРОСС
5.2. Программный пакет Isagraf. 53
5.3. Программа для системы автоматического регулирования с
псевдолинейным регулятором 54
5.4 Отладка и проверка работоспособности программ 57
5.4.1 Описание лабораторного стенда, используемого для
программирования и проверки работоспособности программ 57
6.1 Оценка коммерческого потенциала и перспективности проведения
научных исследований с позиции ресурсоэффективности и ресурсосбережения 59
6.1.1 Потенциальные потребители результатов исследования 59
6.1.2 SWOT - анализ 60
6.2 Определение возможных альтернатив проведения научных
исследований 61
6.3 Планирование научно-исследовательских работ 62
6.3.1 Структура работ в рамках научного исследования 62
6.3.2 Определение трудоемкости выполнения работ 64
6.3.3 Разработка графика проведения научного исследования 64
6.4 Бюджет научно-технического исследования (НТИ) 66
6.4.1 Расчет материальных затрат НТИ 67
6.4.2 Расчет затрат на специальное оборудование для научных
(экспериментальных) работ 67
6.4.3 Основная заработная плата исполнителей темы 67
6.4.4 Отчисления во внебюджетные фонды (страховые отчисления) 68
6.4.5 Накладные расходы 69
6.4.6 Формирование бюджета затрат научно-исследовательского проекта .. 69
6.5 Определение ресурсной (ресурсосберегающей), финансовой, бюджетной, социальной и экономической эффективности исследования ... 70
7 СОЦИАЛЬНАЯ ОТВЕТСТВЕННОСТЬ 74
7.1 Производственная безопасность 74
7.1.2 Повышенные показатели микроклимата 75
7.1.3 Недостаточность освещенности рабочей зоны 76
7.1.4 Повышенный уровень шума 77
7.1.5 Повышенное Электромагнитное излучение 78
7.1.6 Психофизические факторы 79
7.1.7 Электробезопасность 80
7.2 Экологическая безопасность 80
7.3 Безопасность в чрезвычайных ситуациях 81
7.4 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности 82
7.4.1 Организационные мероприятия обеспечения безопасности рабочей зоны 83
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 84
CONCLUSION 86
Список использованных источников 87
Приложение А 91
Приложение Б 92
Приложение В 93
Приложение Г 94
Приложение Д 95
Приложение Е 96
Широкое использование систем автоматического регулирования во всевозможных сферах жизнедеятельности человека требует их постоянного усовершенствования. Из-за того, что ПИД-регуляторы используются в 9095% регулирующих контуров, то не удивительно, что им уделяется такое пристальное внимание. Такое распространение объясняется тем, что подобный регулятор эффективен в работе с поставленной задачей управления для большинства технологических процессов, при этом он прост в исполнении и имеет компактную структуру [8].
Однако многие ОУ обладают свойством нестационарности параметров во времени. Таким образом, появляется необходимость постоянной или периодической подстройки параметров ПИД-регулятора под изменяющиеся во времени параметры ОУ. Избавиться от этой проблемы возможно с помощью внедрения в систему управления корректирующих устройств, таких как:
• КУ с фазовым опережением;
• КУ с амплитудным подавлением;
• КУ с запоминанием экстремума;
• Двухканальное КУ;
В данной работе приведены результаты исследования корректирующих устройств с фазовым опережением и КУ с запоминанием экстремума. В процессе работы смоделирован псевдолинейный ПИД- регулятор, который обеспечивает устойчивость и хорошо повышает качество переходного процесса системы автоматического регулирования за счет введения в свою структуру нечётких псевдолинейных корректирующих устройств, параметры которого способны подстраиваться в соответствии с изменением свойств объекта управления. Проведены исследования свойств системы автоматического регулирования на основе нечёткого регулятора, включающего в свой состав нечёткое псевдолинейное корректирующее устройство с фазовым опережением и классическим ПИД-регулятором. Также система автоматического регулирования с псевдолинейным ПИД- регулятором, включающая в свой состав КУ программно реализовано в среде Isagraf, а работоспособность проверена на лабораторном стенде с помощью контроллера КРОСС.
Однако многие ОУ обладают свойством нестационарности параметров во времени. Таким образом, появляется необходимость постоянной или периодической подстройки параметров ПИД-регулятора под изменяющиеся во времени параметры ОУ. Избавиться от этой проблемы возможно с помощью внедрения в систему управления корректирующих устройств, таких как:
• КУ с фазовым опережением;
• КУ с амплитудным подавлением;
• КУ с запоминанием экстремума;
• Двухканальное КУ;
В данной работе приведены результаты исследования корректирующих устройств с фазовым опережением и КУ с запоминанием экстремума. В процессе работы смоделирован псевдолинейный ПИД- регулятор, который обеспечивает устойчивость и хорошо повышает качество переходного процесса системы автоматического регулирования за счет введения в свою структуру нечётких псевдолинейных корректирующих устройств, параметры которого способны подстраиваться в соответствии с изменением свойств объекта управления. Проведены исследования свойств системы автоматического регулирования на основе нечёткого регулятора, включающего в свой состав нечёткое псевдолинейное корректирующее устройство с фазовым опережением и классическим ПИД-регулятором. Также система автоматического регулирования с псевдолинейным ПИД- регулятором, включающая в свой состав КУ программно реализовано в среде Isagraf, а работоспособность проверена на лабораторном стенде с помощью контроллера КРОСС.
В результате выполнения выпускной квалификационной работы были исследованы свойства псевдолинейных корректирующих устройств на основе которых разработан, исследован и программно реализован на контроллере КРОСС псевдолинейный нечеткий регулятор.
Проведено исследование свойств САР нечеткими регуляторами с псевдолинейным корректирующим устройством с запоминанием экстремума и с псевдолинейным корректирующим устройством с фазовым опережением. Исследование проведено для САР объектами второго порядка.
Результаты исследования показали, что применение данных корректирующих устройств позволяет улучшить качество САР при изменении свойств и параметров объекта управления, а также позволяет обеспечить устойчивость САР при изменении параметров объекта управления в широких пределах. Наилучшие качества при этом обеспечивает корректирующее устройство с запоминанием экстремума.
Разработаны практические рекомендации по применению псевдолинейного нечеткого регулятора с корректирующим устройством с запоминанием экстремума. Основными из которых являются следующие.
Корректирующее устройство с запоминанием экстремума вносит положительный фазовый сдвиг, зависящий от коэффициента передачи блока масштабирования и не зависящий от частоты. Изменение параметра настройки корректирующего устройства позволяет осуществить подъем ЛФЧХ САР и тем самым повысить запас устойчивости и качества системы.
Программная реализация псевдолинейного нечеткого регулятора была реализована на контроллере КРОСС в программном пакете IsaGraf на языке программирования FBD. Данная программа может быть использована для улучшения качества регулирования объектами второго порядка путем включения этой программы в используемую для конкретного объекта
Проведено исследование свойств САР нечеткими регуляторами с псевдолинейным корректирующим устройством с запоминанием экстремума и с псевдолинейным корректирующим устройством с фазовым опережением. Исследование проведено для САР объектами второго порядка.
Результаты исследования показали, что применение данных корректирующих устройств позволяет улучшить качество САР при изменении свойств и параметров объекта управления, а также позволяет обеспечить устойчивость САР при изменении параметров объекта управления в широких пределах. Наилучшие качества при этом обеспечивает корректирующее устройство с запоминанием экстремума.
Разработаны практические рекомендации по применению псевдолинейного нечеткого регулятора с корректирующим устройством с запоминанием экстремума. Основными из которых являются следующие.
Корректирующее устройство с запоминанием экстремума вносит положительный фазовый сдвиг, зависящий от коэффициента передачи блока масштабирования и не зависящий от частоты. Изменение параметра настройки корректирующего устройства позволяет осуществить подъем ЛФЧХ САР и тем самым повысить запас устойчивости и качества системы.
Программная реализация псевдолинейного нечеткого регулятора была реализована на контроллере КРОСС в программном пакете IsaGraf на языке программирования FBD. Данная программа может быть использована для улучшения качества регулирования объектами второго порядка путем включения этой программы в используемую для конкретного объекта