Расчет и моделирование комбинированной АСР

Комбинированные АСР применяют при автоматизации технологических объектов, подверженных действию значительных контролируемых возмущений. Введение корректирующего импульса по возмущению через динамический компенсатор в обычную замкнутую систему регулирования позволяет снизить динамическую ошибку регулирования /7, 8/.

Основой расчета комбинированных АСР является принцип инвариантности (система независима по отношению к возмущениям). Введение корректирующего импульса по возмущению может осуществляться на вход объекта управления и на вход регулятора.

Рассмотрим комбинированную АСР с подачей сигнала по возмущению на вход объекта управления через динамический компенсатор W_k(s). Структурная схема комбинированной АСР с подачей сигнала по возмущению на вход объекта управления представлена на рисунке 8 /7, 8/.

Рисунок 8 – Структурная схема комбинированной АСР с подачей сигнала по возмущению на вход объекта управления

На рисунке 8 введены обозначения: W_k(s) – передаточная функция динамического компенсатора; W_f(s) – передаточная функция ОУ по возмущению; W_u(s) – передаточная функция ОУ по управлению; R(s) – передаточная функция регулятора; f(s) – контролируемые возмущения; Y_d(s) – заданное значение регулируемой величины; Y(s) – текущее значение регулируемой величины.

Динамический компенсатор для обеспечения инвариантности АСР реализуется на основании передаточной функции W_k(s), равной отношению передаточных функций по каналу возмущения W_f(s) и управления W_u(s), взятому с обратным знаком /7, 8/:

W_k(s) = . (24)

Рассмотрим комбинированную АСР с подачей сигнала по возмущению на вход регулятора через динамический компенсатор W_k(s). Структурная схема комбинированной АСР с подачей сигнала по возмущению на вход регулятора представлена на рисунке 9.

Рисунок 9 – Структурная схема комбинированной АСР с подачей сигнала по возмущению на вход регулятора

При подключении компенсатора на вход регулятора передаточная функция компенсатора W_k(s), полученная из условия инвариантности, будет определятся по формула /7, 8/:

W_k(s) = . (25)

Условие технической реализации компенсаторов заключается в следующем:

1) Передаточная функция компенсатора не должна содержать звено с отрицательным чистым запаздыванием (т.к. звено упреждения е^-(-τs)технически не реализуемо) – время чистого запаздывания по каналу регулирования должно быть не более, чем по каналу возмущения t_k = t_f -t_u>0.

2) Компенсатор не должен содержать идеальные дифференцирующие звенья, которые трудно реализовать, т.е. в передаточной функции компенсатора степень полинома в числителе не должна быть выше степени полинома в знаменателе.

В данном задании необходимо:

1) Определить способ подачи сигнала по возмущению.

2) Получить передаточную функцию динамического компенсатора возмущающих воздействий.

3) Оценить техническую реализуемость компенсатора и смоделировать на основе типовых звеньев САУ.

Известны передаточная функция по каналу управления W_u(s); передаточная функция по каналу возмущения W_f(s); передаточная функция регулятора R(s).

Исходные данные представлены в таблице 1.4.

Таблица 1.4 – Исходные данные для выбора передаточных функций

Вариант
Wu(s)
Wf(s)
R(s)
Рисунок

Вариант
Wu(s)
Wf(s)
R(s)
Рисунок

Вариант
Wu(s)
Wf(s)
R(s)
Рисунок

На рисунках 10 и 11 представлены комбинированные АСР.

Рисунок 10 – Комбинированная АСР влажности

На схеме рисунке 10 представлен канал регулирования – расход воздуха – влажность сухого продукта; и канал возмущения – изменения температуры в камере – влажность сухого продукта.

Рисунок 11 – Комбинированная АСР температуры

На рисунке 11 представлен канал регулирования – расход пара –температура готового продукта; и канал возмущения – расход входного продукта – температура готового продукта.