Введение 5
Исходные данные 7
1. Получение математической модели ОУ в форме передаточных функций по управляющему и возмущающему каналам 8
1.1. Аппроксимация переходной характеристики объекта по управляющему каналу 8
1.2. Аппроксимация переходной характеристики объекта по возмущающему каналу 11
2. Выбор ПИ-алгоритма управления 13
3.Расчет параметров ПИ-регулятора по параметрам объекта по регулирующему каналу графоаналитическим методом 15
5. Построение переходных процессов в системе по задающему воздействию при двух вариантах настройки регулятора 18
6. Получение передаточной функции физически реализуемого компенсатора, обеспечивающего наилучшую компенсацию возмущения 21
7. Определение показателей качества в системе по возмущающему воздействию 23
8. Составление структурной схемы САУ с НЦУ и запись алгоритма цифрового управления 24
9. Построение САУ с использованием методов нечёткой логики 28
9.1. Структурная схема комбинированной САУ с нечётким компенсатором 28
9.2. Расчёт управляющего воздействия нечёткого компенсатора 29
Заключение 31
Список используемой литературы 32
Тема работы: Синтез комбинированной системы управления.
2. Исходные данные к проекту: Вариант № 2. Синтез комбинированной системы управления техническим объектом, заданным экспериментальными переходными характеристиками по управляющему и возмущающему каналам:
t, с 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 16 18 20
Канал
f-y 0 0,01 0,016 0,024 0,03 0,06 0,09 0,12 0,16 0,19 0,22 0,24 0,26 0,265 0,27 0,28 0,28 0,28
Канал u-y 0 0,02 0,04 0,06 0,11 0,16 0,21 0,27 0,32 0,35 0,41 0,44 0,46 0,48 0,5 0,52 0,54 0,55
3. Содержание пояснительной записки: Получение математической модели объекта управления (ОУ) в форме передаточной функции, выбор ПИ-алгоритма управления, расчёт параметров ПИ-регулятора по параметрам объекта по регулирующему каналу графоаналитическим методом и частотным методом на ЭВМ, построение переходных процессов в системе по задающему и возмущающему воздействиям, определение показателей качества, определение параметров САУ для перехода к НЦУ, построение САУ с использованием методов нечёткой логики (Fuzzy-логики).
4. Содержание графической части: Переходные характеристики ОУ по управляющему и возмущающему воздействию. Структурная схема САУ с указанием найденных передаточных функций. Графический расчет параметров регулятора Р. Переходные процессы в САУ. Структурная схема нечёткой системы. Графический расчет нечеткого регулятора.
5. Срок сдачи законченного проекта: 10 января 2005г.
Руководитель работы: _________ ________________ /________________/
(должность) (подпись) (Ф.И.О.)
Дата выдачи задания: 25 сентября 2004 г.
Аннотация
В курсовой работе приведены инженерные методы идентификации промышленных объектов управления и основные методы расчета параметров линейных систем автоматического управления с использованием ЭВМ.
В работе рассматриваются вопросы, связанные с синтезом САУ, с типовым алгоритмом управления для технологических объектов. Даются рекомендации по применению полученных результатов к системам с непосредственным цифровым управлением (НЦУ), рассматриваются возможности применения методов нечеткой логики (фаззи-логики) при синтезе систем автоматического управления.
Для удобства, курсовая работа оформлена по пунктам, представленным в задании.
Общее содержание отчёта: 32 стр.
Таблиц: 3.
Рисунков: 7.
Введение
Промышленные объекты управления (ОУ), как правило, представляют собой сложные агрегаты со многими входными и выходными величинами, характеризующими технологический процесс. Зависимости выходных величин от входных, как правило, нелинейные, и изменение одной из них приводит к изменению других. Таким образом, создается сложная система взаимозависимостей, которую трудно, а подчас и невозможно строго математически описать.
Большинство промышленных объектов описываются передаточными функциями, имеющими большое время запаздывания τа и большие постоянные времени Та.
Известно, что чем больше время запаздывания, тем труднее управлять объектом. Качество регулирования в будущей САУ зависит от отношения τа/ Та. Чем оно больше, тем труднее управлять, поэтому при описании объекта (τа/ Та)≤1.
Для большинства объектов τа/ Та так велико, что удовлетворяющее нас качество в системе в одноконтурной САУ получить практически невозможно. В этом случае нужно усложнить закон регулирования. На практике идут не на усложнение закона регулирования, а на усложнение структуры САУ.
В настоящее время в практике автоматизации непрерывных производственных процессов применяются следующие виды мно¬гоконтурных схем: каскадные системы, комбинированные САУ и многосвязные системы. Расчет оптимальных параметров управ-ляющих устройств перечисленных многоконтурных систем явля¬ется довольно сложной задачей. Для упрощения на практике опре¬деляют лишь приближенные значения этих параметров.
Методика приближенных расчетов основана на предполо¬жении о возможности расчета отдельных контуров системы неза¬висимо друг от друга. Для этих целей, исходная структурная схема управления подвергается различным структурным преобразовани¬ям с тем, чтобы выделить отдельные контуры с различными часто¬тами и рассчитывать их обычными методами независимо друг от друга, тем самым получают более сложный алгоритм управления комбинацией ограниченного числа типовых П -, ПИ-, ПИД зако¬нов регулирования.
Комбинированные системы регулирования рекомендуется строить, если на систему действу¬ют значительные внешние возмущения и если представляется возможность выделить и измерить главные из них.
Система содержит минимум два контура регулирования. Разомкнутый контур с преобразователем служит для компен¬сации основного возмущения (или возмущений) f; замкнутый контур с регулятором окончательно корректирует процесс, отрабатывая ошибки компенсации первого контура и другие неучтенные возмущения, многие из которых практически не могут быть контролируемыми (помехи). Комбинированное управление сочетает в себе два принципа регулирования: регулирование «по возмущению» и регулирование «по отклонению».
В данной работе выполнен синтез комбинированной САУ техническим объектом, заданным в форме экспериментальных переходных характеристик. Произведен выбор математической модели объекта управления в форме передаточных функций по управляющему и возмущающему каналам, выбран ПИ алгоритм управления и произведен расчет параметров ПИ-регулятора графоаналитическим методом. Рассчитан физически реализуемый компенсатор, обеспечивающий компенсацию возмущений. Построены кривые переходных процессов в системе и определены показатели качества. Осуществлен переход од аналогового (непрерывного) регулятора к НЦУ. Построена САУ с использованием методов нечёткой логики. Рассчитано компенсирующее воздействие нечёткого компенсатора.
1. Теория автоматического управления. Расчёт САУ горного производства с использованием ЭВМ: Метод, указания для студентов спец. 2105 / ЛГИ Сост.: В.И. Златкин, С.В. Стороженко. Л., 1991г. 46 с.
2. Лукас В.А. Основы теории автоматического управления. Л.: Недра, 1977г.376 с.
3. Медведев Р.Б., Бондарь Ю.Д., Романенко В.Д. АСУ в металлургии. М.: Металлургия, 1987г. 253 с.
4. Марюта А.Н., Качан Ю.Г., Бунько В.А. Автоматическое управление технологическими процессами обогатительных фабрик. М.: Недра, 1983г. 248 с.
5. Теория автоматического управления: Программа, методические указания, контрольные задания и задания к курсовой работе / ЛГИ Сост.: В.И. Златкин, С.В. Стороженко. СПб, 1992г. 40 с.