Синтез регулятора системы управления процессом уплотнения асфальтобетонной смеси асфальтоукладчиком

Введение 4
1 Автоматизация процесса уплотнения асфальтоукладчиком 7
1.1 Автоматизация строительных дорожных машин 7
1.2 Технологическая схема асфальтоукладчика 9
1.3 Рабочий орган асфальтоукладчика 12
1.3.1 Трамбующий брус 13
1.3.2 Вибрационная выглаживающая плита 14
1.4 Функциональная и структурная схемы САУ 15
2 Синтез регулятора 19
2.1 Типовые регуляторы 19
2.2 Требования к системе управления 24
2.2.1 Критерии качества во временной области 25
2.2.2 Частотные критерии качества 26
2.3 Методы синтеза 27
2.3.1 Метод аналитического синтеза в частотной области 29
2.3.2 Настройка параметров регулятора по методу Циглера-Никольса 32
2.3.3 Метод Чина-Хронеса-Ресвика 34
2.3.4 Ручная настройка ПИД-регулятора 35
2.3.5 Численные методы оптимизации для настройки ПИД-регуляторов 36
2.4 Методика синтеза регулятора системы управления объектом высокого порядка 37
3 Имитационное моделирование САУ в программном пакете MATLAB&Simulink 39
3.1 Выбор среды разработки 39
3.2 Подготовка к синтезу 39
3.3 Исследование характеристик САУ с применением частотного метода 43
Заключение 56
Список использованных источников

Купить

Одной из современных тенденций развития отрасли дорожного строительства является внедрение автоматических систем управления рабочими процессами. Автоматизация процессов дорожно-строительных машин даёт возможность ускорять процесс, снижать трудоемкость и стоимость работ, повышать их качество, улучшать и облегчать условия труда обслуживающего персонала, обеспечивать безопасность выполняемых работ.
Асфальтоукладчик - центральная машина дорожно-строительного комплекта. Он обеспечивает укладку, профилирование и предварительное уплотнение слоя асфальтобетонной смеси. Асфальтоукладчик как объект управления представляет собой сложную техническую систему, состоящую из нескольких САУ. Автоматизация рабочего процесса асфальтоукладчика позволяет поддерживать ровность и толщину покрытия, рабочую скорость и направление движения, а также подачу, распределение и уплотнение смесей.
Качество дорожного покрытия в значительной степени определяется коэффициентом уплотнения асфальтобетонной смеси, зависящим от неоднородности толщины укладываемой смеси асфальтобетона и жесткости конструкции уплотняющего оборудования. В процессе уплотнения необходимо обеспечивать управление оборудованием по степени уплотнения асфальтобетонной смеси. В качестве уплотняющего оборудования на современных асфальтоукладчиках применяют систему "брус - плита".
В связи с тем, что постоянно растут требования к качеству укладки и долговечности дорожного полотна, повышение эффективности работы системы управления процессом уплотнения, обеспечивающей за асфальтоукладчиком заданную степень уплотнения асфальтобетонной смеси, с прогнозом получения высокого качества дорожного покрытия, является важной проблемой. И поэтому синтез регулятора как один из основных способов совершенствования систем автоматизации является актуальной задачей.
На сегодняшний день наиболее широко распространены ПИД-регуляторы (пропорционально-интегрально-дифференцирующие регуляторы). Они используются порядка в 90-95% регулирующих контуров. Такая популярность вызвана тем, что регулятор позволяет достичь поставленной цели управления для большинства технологических объектов, при этом его структура компактна и проста.
За всю историю своего использования и развития закон ПИД-управления дополнился нововведениями, призванными повысить его эффективно, это - реализация дифференцирования, борьба с насыщением интегральной составляющей и упреждающее управление. Однако ключевой проблемой в использовании ПИД-регулятора всегда являлся и является настройка его коэффициентов.
Первоначально это решалось с помощью человека-наладчика, который, на основе знаний и опыта, а так же интуиции, производил настройку регулятора, опираясь на данные, полученные в результате испытаний. Впоследствии появилось множество различных аналитических методов синтеза, а с появлением ЭВМ, и, следовательно, программируемых логических контроллеров (ПЛК), SCADA-систем и распределенных систем управления (РСУ), появились методы автоматической настройки.
Проблема синтеза регуляторов систем управления - одна из основных предметных задач теории автоматического управления. Синтез ПИД- регуляторов линейных систем управления достаточно хорошо изучен. Развитие теории синтеза систем управления объектами высокого порядка, является актуальной задачей.
Объект исследования: система управления динамической системой с обратной связью, передаточная функция которой седьмого порядка, на примере процесса уплотнения асфальтоукладчиком.
Целью бакалаврской работы является разработка методики синтеза регулятора в системе c объектом управления, описываемым передаточной функцией седьмого порядка. Для достижения цели поставлены задачи: 
- анализ технологии процесса уплотнения асфальтобетонной смеси при строительстве автомобильной дороги;
- разработка структурной схемы системы управления процессом уплотнения асфальтобетонной смеси;
- создание математической модели системы в виде передаточных функций;
- создание имитационной модели системы;
- синтез регулятора системы управления аналитическим методом в частотной области;
— имитационное моделирование системы и исследование зависимости показателей качества переходной характеристики от задаваемых параметров.

Купить