Практикум по дисциплине «теория автоматического управления» для студентов направлений 550200, 651900 «Автоматизация и управление»

Рис.22.1. Цифровые системы управления.
Систему управления с микропроцессорным контроллером в прямом тракте можно рассмотреть и как полностью цифровую (рис. 22.1, в), т.е. с дискретным входом и выходом. В этом случае получают дискретную аппроксимацию объекта управления W_o(z), а вычислительный алгоритм регулятора W_p(z) подбирают по заданным показателям качества замкнутой цифровой системы. Это позволяет добиваться лучшего по сравнению с цифровыми квазианалоговыми регуляторами качества переходных процессов в системе.
При синтезе систем с цифровым регулятором чаще всего используются универсальные цифровые ПИД–регуляторы, реализующие одновременно пропорциональный, интегральный и дифференциальный законы регулирования. Дискретное представление ПИД–регулятора получают, используя разностные алгоритмы для аппроксимации интегральной и дифференциальной составляющих закона управления. Обработка значений сигнала рассогласования в микропроцессорном контроллере происходит программно. По рекуррентному уравнению значение управления на текущем шаге вычисляется через значения управления и рассогласования на предыдущих шагах.
Для настройки цифрового ПИД–регулятора используют корневые, частотные методы или критерий апериодической реакции.

Цель работы

Изучение методов настройки цифровых регуляторов для достижения заданного качества управления. Моделирование замкнутой системы управления с цифровым регулятором и непрерывным объектом.

Литература

1. [4] стр. 313-335;
2. [5] стр. 110-119;
3. [2] стр. 375-385.

Порядок выполнения работы

1. 
   По условиям критерия МО получить настроечные параметры непрерывного ПИ–регулятора W_p(p; T_из, T_и) для применения его в замкнутой системе с объектом W_o(p). Вид и параметры передаточной функции непрерывного объекта управления W_o(p; k, T₁, T₂) задаются преподавателем.
   
2. 
   Получить дискретное представление ПИ–регулятора W_p(z), выполнив аппроксимацию интегральной составляющей его передаточной функции W_p(p) по алгоритму обратной разности. Получить дискретную передаточную функцию W_o(z) объекта управления, включенного по схеме с идеальным квантователем и фиксатором на входе.
   
3. 
   Собрать схему замкнутой системы, прямой тракт которой содержит последовательное соединение непрерывного ПИ–регулятора W_p(p), который реализуется в моделирующем пакете блоком PID-Controller и непрерывного объекта W_o(p), задаваемого передаточной функцией Transfer Fcn, а обратный тракт обеспечивает отрицательную единичную обратную связь по выходу системы. Схема для моделирования этой части работы приведена на рис.22.2.