Автоматты басқару жүйесіндегі автоматтандыру және ақпараттандыру алгоритмдерін жасау және зерттеу

9 Автоматты басқару жүйесіндегі автоматтандыру және ақпараттандыру алгоритмдерін жасау және зерттеу

Технологиялық процестің басқару жүйесін жобалаудың басты этаптарының бірі оның басқару алгоритмін таңдау, реттеу жүйесінің және реттегіштердің күйге келтіруінің опималды параметрлерін анықтау болып табылады. Жүйенің сруктурасы және реттегіштердің параметрлері технологиялық процестің басқару объектісі ретіндегі қасиетімен анықталады.

Технологиялық объектінің анализі барысында реттеу жүйесінің структурасын таңдау керек, яғни параметрлерді басқарудың қандай реттеу әсерін қолдануды анықтау.

Технологиялық процестің автоматты реттеу жүйесінің синтезінің басты элементтерінің бір контурлы реттеу жүйесін есептеу болып табылады. Ол үшін структурасын таңдау және реттеу параметрлерінің сандық мәнін анықтау керек. Ереже бойынша реттеу құралдарының келесі типтік структурасын қолданамыз: пропорционалды П – реттегіш, интегралды И – реттегіш, пропорционалды – интегралды ПИ – реттегіш және пропорционалды – интегралды – дифференциалды ПИД – реттегіш заңы. Жүйені есептеу кезінде оның қолдану мүмкіндігі тексеріледі, егер ол талаптарды қанағаттандырмаса, күрделі заңдарға өтеді және сапасын көтерудің схемалық әдісін қолданады.

Автоматты реттеу теориясында берілген сапа критерийлеріндегі АРЖ – ін есептеудің түрлі әдістері, сонымен қатар реттегіш пен объектінің берілген параметрлерінің өтпелі процестің сапасының әдістері жасалған. Сонымен қатар есептеулерде көп уақыт керек ететін дәл әдістермен бірге, жақындату әдісі жасалынған, ол өтпелі процестің сапасының немесе реттегіштің параметрлерінің жұмысын анағұрлым жылдам бағалауға мүмкіндік береді, ретегіштерді күйге келтіруін есептеу үшін Циглер – Никольс әдісін қолданамыз.

Басқару жүйеслерін жобалауда және басқару жүйелерінің өзін өзі күйге келтіруді жүзеге асыруды есептеу техникасын кең көлемде қолдану, автоматты реттеу жүйесін есептеумен байлансыты қиындықтарды азайтты. Қазіргі кезде автоматты реттеу жүйесінің есептеу үшін қолданбалы программалар пакеті жасалуда, дәл әдістер негізінде алгоритмдерді қолдануға мүмкіндік береді. Сонымен қатар жақындату әдәсі күрделі реттеу жүйесін есептеудің интеративті әдісі айнымалылардың бастапқы мәндерін таңдауда немесе күрделі технолгиялық объектінің автоматтандыру жүйесін жобалаудың бастапқы стадияларында қолданылады.

Бір контурлы автоматты реттеу жүйесінің реттегіштерінің күйге келтіруінің есептелуі. Реттегіштердің күйге келтіруінің оптималды реттеу жүйесінің сапа көрсеткіштерін анықтау кезінде интегралды сапа көрсеткіштеріне объект жұмысының ауыр әсер ету есебімен жүйенің тұрақтылығы запасымен таңдалады. Практикалық есептеулерде тұрақтылық запасын жүйенің тербеліс көрсеткішімен сипаттауға ыңғайлы: жүйе үшін оның мәні, реттеу заңының интегралды құрамасы бар тұйық реттеу жүйесінің амплитуда жиілік сипаттамасының максимумымен анықталады.

Әрі қарай реттегіштің күйге келтіруінің оптималдылығы интегралды квадрат критерийінің минимумы кезіндегі реттеу процесінің берілген тербеліс дәрежесін камтамассыз ету деп түсінеміз.

Ретегіштердің күйге келтіруінің есептеу әдістерінің ішінде кей біреулері дәл, бірақ қолмен есептеуде көп уақыт алады, ал кей біреулері қарапайым, бірақ жақындатылған.

Күйге келтіруді есептеудің жақындатылған және дәл әдістерінің ішінде көп тарағаны кеңейтілген жиіліктік сипаттама әдсі және тербелістердің өлшеу әдісі болып табылады.

Функционалдық схемадан негізгі электро-миксер қондырғысында А2 (сызба бөлімінің 1ші сызуы) температура (7а поз.) және деңгейді (34а поз.) өлшеу, бақылау және реттеу контурларын қарастырамыз (сызба бөлімінің 7-ші сызуы). Электро-миксер негізгі көрсеткіш, ал деңгейді қосымша көрсеткіш ретінде аламыз.

R( p) = - Sп - Sи / p, негізгі реттегіштің беріліс функциясы R1 (p) = - Sп1 - Sи1 / p , қосымша реттегіштің беріліс функциясы

Бастапқы берілгендері ретінде объектінің келесі түрдегі беріліс функциясы болып табылады:

Тұрақтылық шегіндегі жүйені табу шарты:

мұнда

Бұл теңдеуді шеше отырып икемдеулерді табуға болады.

(9.2) теңдеуі – екі комплексті сандардың теңдігі. Ол орындалады, егер, теңдеудің сол жоамал бөлігі оң жорамал бөлігіне тең болса немесе оң жағы сол жағына тең болса, немесе екі бөліктің де модульдері менфазалары тең болса.

(9.3) теңдеуін біз П реттегішке қолданатын болсақ, онда:

Реттегіштердің икемдеулерін табамыз:

ПИ-реттегіштің:

; ;

ПИД-реттегіштің:

Басты канал бойынша беріліс функциясы , берілгені:

C = 3.19 – күщейту коэффиценті; τ = 4с – кешігу уақыты;

Т = 20c; Sn, Sд = 0; R(p) = Sn(Sи/р)+Sдр – реттегіштің беріліс функциясы;

Х* = 0 – реттегіш тапсырмасы;

dИ = 1 кірісіндегі әсер.

Шешім: мына түрдегі беріліс функциясы үшін . ПИ және ПИД реттегіштердің күйге келуін аламыз. Олар келесі түрде болады:

ПИ реттегіш: R = Sn + Sи/p, R =0.69+0.64/p;

ПИД реттегіш: R = Sn + Sи/p + Sдр, R = 0.93 + 0.144/p + 1.521p
ПИ және ПИД реттегіштері үшін өтпелі процесс координаталардың бір жазықтығында тұрғызылады және реттеудің минималды уақытын анықтайды. Бұл өтплеі процесстің негізгі критерий көрсеткіші болып табылады. 9.1 суреттен –ны анықтаймыз. = 0,12 деп аламыз. өтпелі процесстен ПИД реттегіштің реттеу уақыты ПИ реттегіштің реттеу уақытынан аз екенін көреміз. Сондықтан берілген процесс үшін ПИД реттегіштің икемдеуі ыңғайлы болып табылады.

Сурет 9.1 – Фазалық сипаттама

Кесте 9.1 – ПИ жнее ПИД реттегіштердің өтпелі процесінің сипаттамалары

ПИ-реттегіш				ПИД-реттегіш
t	үрдіс	t	үрдіс	t	үрдіс	t	үрдіс
0	0	26,8	0,363	0	0	27,3	0,06
2	-0,011	29,54	0,243	2	0,015	28,31	-0,011
3,23	-0,032	31	0,152	3,23	0,036	30,58	0,03
6	-0,018	32,76	0,066	6	0,087	34,6	0,0882
8	0,072	40,98	-0,056	9,8	0,136	41,03	-0,014
10	0,158	44,6	0,023	11,35	0,207	45,2	0,065
12	0,275	48	0,169	13,37	0,275	47,56	0,0028
14	0,389	52,91	0,061	14,63	0,389	53,24	0,044
16	0,537	55,35	-0,031	15,32	0,413	54,87	0,019
18	0,577	57,8	0,028	17,6	0,353	59,12	0,0095
20	0,562	61,61	0,088	19,6	0,266	62,31	0,0239
22,9	0,456	65,23	0,02	23,98	0,152	66	0,0076

Сурет 9.2 - ПИ және ПИД реттегіштердің өтпелі үрдіс графигі

жүктеу/скачать 2.13 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: