CC BY
5
Федерации; КноРус - , 2011. - 240 c.
5. Карева Е. И. Специфика внутреннего долга Российской Федерации / Е. И. Карева // Молодой ученый. — 2015. — №1. — 189 с.
УДК 681.527
Максаков С.А. ст. преподаватель кафедра «Информатизации и управления» Смоленский областной казачий институт промышленных технологий и бизнеса (филиал) ФБГОУВО «МГУТУ им. К.Г. Разумовского (ПКУ)»
Россия, г. Вязьма ПРОЕКТИРОВАНИЕ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕМ ПОСТОЯННОГО ТОКА
Статья посвящена проектированию САУ параметрами электродвигателя постоянного тока на основе результатов имитационного моделирования в среде динамического программирования VisSim. Приведен расчет параметров рабочей точки системы. Определены параметров ПИ-регулятора, Проведена оптимизация САУ по интегральному критерию качества
The article is devoted to the design of the ACS parameters the DC motor on the basis of the results of simulation in the dynamic environment of VisSim programming. The calculation of the parameters of the operating point of the system. Identified parameters of the PI controller, the optimized ACS on integral criterion of quality
Ключевые слова: график переходного процесса, ПИ-регулятор, оптимизация, интегральный критерий качества имитационная модель
Объектом управления является электродвигатель постоянного тока широко применяемый в автоматизированных системах управления в качестве исполнительного механизма.
Проектирование САУ проведено на основе результатов имитационного моделирования в среде динамического программирования VisSim.
1. Вначале получим график переходного процесса объекта без САУ при подаче на его вход ступенчатого воздействия равного 210/8 = 26,25. На осциллограмме рисунка 1 видно, что выходная переменная (угловая скорость вращения вала электродвигателя) достигает установившегося равновесного значения 210с-1 за 8 секунд
>| 209.943
Рис. 1 - График переходного процесса электродвигателя без системы управления
Значение сигнала задатчика найдем из выражения 210*0,005=1.05. Таким образом, рабочая точка системы определяется значениями величин:
- выходной параметр объекта имеет значение 210 с-1;
- сигнал задатчика имеет значение 1,05В;
- входная переменная для двигателя без САУ имеет значение 26,25В. 2. Определение параметров ПИ-регулятора. Анализ переходного
процесса
На рисунке 2 приведена алгоритмическая схема системы автоматического управления электродвигателем постоянного тока на базе ПИ-регулятора.
Рис. 2 - Алгоритмическая схема системы автоматического
управления
Подбор параметров К1 и К2 ПИ-регуляторов проведем сканированием, используя интегральный критерия качества - интеграл модуля ошибки (ИМО).
На рисунке 3 показаны графики переходных процессов при различных значениях К1 и К2 :
Таблица 1
К1 2 1 20
К2 2 2 5
Рис.3 - Графики переходных процессов САУ при различных значениях параметров настроек ПИ- регулятора
З.Оптимизация САУ по интегральному критерию качества Для оптимизации САУ также используем интегральный критерий качества - интеграл модуля ошибки (ИМО). При оптимальных значениях К1 и К2 ПИ-регулятора значение ИМО минимально. На рисунке 4 представлена система автоматического управления объектом и интегральный критерий качества, смоделированный в виде отдельных блоков. Значение интеграла выводится на цифровой индикатор и одновременно на осциллограф.
Рис. 4 - Применение интегрального критерия качества ИМО
для оптимизации СА У
На рисунке 5 представлен график переходного процесса САУ при оптимальных значениях К1 и К2 ПИ-регулятора. К1=8, К2=5.
Рис. 5- График переходного процесса САУ при оптимальных
значениях К1 и К2
Анализируя график переходного процесса САУ, определяем качество системы управления.
Выходная переменная достигает заданного значения 210с-1 за время 1,5 секунды.
Погрешность регулирования - 0,5%.
Перерегулирование - (260-210)/210*100%=23%.
График переходного процесса показывает, что система устойчивая.
В устойчивости разработанной системы управления убедимся с помощью частотного метода Найквиста (рисунок 6)
График годографа Найквиста не охватывает точку на координатной комплексной плоскости с координатами (-1;0), что свидетельствует об устойчивости разработанной САУ.
Ьпцрпагу г-— —
-1
-—- ----Г^
-t 012345676»
Rui
Рис. 6 - Годограф Найквиста
Таким образом, результаты полученных данных показывают, что параметры спроектированной системы автоматического управления электродвигателем постоянного тока соответствуют техническому заданию.
Предлагаемый подход проведения проектных решений может использоваться в практике разработки автоматизированных систем управления, а также в образовательном процессе.
Использованные источники:
1. В. Г. Корольков, В.К. Грыжов, А.Д. Акшинский, Имитационная модель системы управления процессом дозирования компонентов комбикорма.//Новосибирск: Материалы XVI международной научно-практической конференции. Сборник научных трудов, № 3, 2014 г.
2. Корольков В.Г., Грыжов В.К., Грыжов Е.В. Гибкий преобразователь аналогового сигнала в дискретный цифровой на примере вольтметра следящего уравновешивания // Москва: Автоматизация в промышленности. 2013, № 7.
3. Грыжов В.К., Корольков В.Г., Грыжов Е.В., Акшинский А.Д. Гибкий преобразователь аналогового сигнала в дискретный цифровой на примере вольтметра двойного интегрирования // Москва: Автоматизация в промышленности. 2012, № 8.
4. Грыжов В.К., Корольков В.Г., Грыжов Е.В., Акшинский А.Д. Гибкий преобразователь аналогового сигнала в дискретный цифровой на примере вольтметра двойного интегрирования // Москва: Автоматизация в промышленности. 2012, № 8.
5. Gryzhov V.K., Korol'Kov V.G. . Signal converter model for hybrid control system design in vissim environment. // Москва: Автоматизация в промышленности. 2010. С. 17.
6. Грыжов В.К., Корольков В.Г. Модель преобразователя для проектирования гибридных систем управления в среде VisSim // Москва: Автоматизация в промышленности. 2010. № 7.
