Эксперимент 1

Бак уровня

Пауза

Изменяйте задание, возмущение и настройки регулятора. Сразу наблюдайте физический объект, функциональную схему и переходный процесс.

Контур регулирования

Регулятор

Задание и воздействие

SP · заданный уровень 60 %

u · ручной выход 50 %

d · возмущение (слив) 15 %

Настройка регулятора

Kp 1.20

Ti 12.0 с

Td 1.5 с

Объект

T · постоянная времени 12.0 с

L · запаздывание 1.0 с

Эксперимент 2

Кривая разгона

Готов

Регулятор отключён. На объект подаётся ступенчатое воздействие, а по реакции PV определяются динамические свойства объекта.

Тип объекта регулирования

После ступени PV приходит к новому установившемуся значению. Можно определить K, L и T.

Ступень воздействия

u₀ · начальный выход 30 %

u₁ · после ступени 60 %

Δu +30 %

Параметры объекта

K · коэффициент передачи 1.00

T · постоянная времени 12.0 с

L · запаздывание 2.0 с

Эксперимент 3

Динамические звенья

Готов

Выберите типовое звено, подайте одинаковую ступень на вход и сравните характер отклика выхода y.

Выберите звено

Входное воздействие

u₀ · до ступени 20 %

u₁ · после ступени 60 %

Ступень Δu +40 %

Параметры звена

K · коэффициент 1.00

T · постоянная времени 8.0 с

L · чистое запаздывание 3.0 с

ζ · коэффициент затухания 0.35

ωₙ · собственная частота 0.80 рад/с

Эксперимент 4

Законы регулирования

Готов

Один и тот же объект регулируется разными законами. Сравнивайте реакцию PV, ошибку e и управляющее воздействие u.

Выберите закон

Задание и возмущение

SP · заданный уровень 65 %

Возмущение · дополнительный слив 0 %

Настройка регулятора

Kp · коэффициент усиления 1.20

Ti · время интегрирования 12.0 с

Td · время дифференцирования 1.5 с

h · зона гистерезиса 2.0 %

П-составляющая реагирует на текущую ошибку, И-составляющая накапливает её и устраняет статическое отклонение.

Один объект для сравнения

Tоб · инерционность объекта 12.0 с

L · запаздывание 1.0 с

Эксперимент 5

Качество регулирования

Готов

Исследуйте один и тот же объект с разными настройками ПИД. Оценка ведётся по переходному процессу и зоне SP ±5 %.

Характер переходного процесса

Выберите режим, затем запустите опыт и сравните показатели качества.

Задание

SP · заданный уровень 65 %

Начальный уровень PV 30 %

Настройка ПИД

Kp 3.00

Ti · время интегрирования 6.0 с

Td · время дифференцирования 0.5 с

Объект регулирования

Tоб · инерционность 12.0 с

L · запаздывание 3.0 с

Итоговая работа

Задания по САР

1 / 8

Восемь заданий по всем разделам тренажёра. Расчётные значения в новом варианте изменяются.

Правильных ответов 0 / 8

Контур САР

Загрузка задания…

Ваш ответ

Выберите или введите ответ, затем нажмите «Проверить».

Физический объект

3D-модель бака уровня

SP 60.0% PV 30.0% u 50.0%

Что сейчас происходит: Запустите моделирование. Замкнутый контур будет изменять открытие клапана так, чтобы PV приблизилось к SP.
Потоки: qвх — приток через LV; нижняя труба — основной слив qосн = f(PV); верхняя ветка с DV — дополнительный слив qд.
ⓘ На компьютере наведите мышь, а на телефоне коснитесь элемента 3D-схемы — появится пояснение его назначения и текущее значение.

Переходный процесс

SP · PV · управляющее воздействие

SP PV u

Весь опыт

Функциональная схема

Типовой замкнутый контур

Ошибка регулирования e = SP − PV e = 30.0 %

Показатели качества

Что получается на выходе

Текущая ошибка 30.0 %

Перерегулирование 0.0 %

Время регулирования —

ISE 0

Учебная зона установившегося режима SP ±5 % от величины ступени.

Наблюдение

Что сравнить

Запустите ПИ в замкнутом контуре.
Нажмите «+ Возмущение» и дождитесь восстановления уровня.
Переключите систему в разомкнутый режим.
Повторите то же возмущение и сравните ошибку.
Верните замкнутый контур и сравните П, ПИ и ПИД.

Типовое динамическое звено

Апериодическое звено 1-го порядка

Математическая модель T · dy/dt + y = K · u Выход плавно приближается к новому установившемуся значению.

Физический пример Тепловой объект, датчик температуры, бак с самовыравниванием.

Наблюдение

Что происходит со звеном

Вход u 20.0 %

Выход y 20.0 %

Скорость dy/dt 0.00 %/с

Максимум y 20.0 %

Начало реакции —

Тип реакции Инерционная

Сравнение

Что нужно заметить

Подайте одинаковую ступень на разные звенья.
Сравните мгновенную и инерционную реакцию.
Посмотрите, какое звено накапливает воздействие.
Получите колебательный процесс изменением ζ.
Увеличьте L у запаздывающего звена.

Закон регулирования

ПИ-регулятор

Уравнение регулятора u = u₀ + Kp · e + (Kp/Ti) · ∫e dt П-составляющая ускоряет реакцию, а И-составляющая устраняет установившуюся ошибку.

P 0.00

I 0.00

D 0.00

Суммарное действие u формируется из текущей ошибки и накопленной ошибки.

Результат опыта

Как работает выбранный закон

Ошибка e = SP − PV 35.0 %

Управление u 50.0 %

Перерегулирование 0.0 %

Время регулирования —

ISE 0

Состояние Готов

Сравнение законов

Что наблюдать

П: обратите внимание на остаточную ошибку.
И: оцените медленную реакцию и накопление ошибки.
ПИ: сравните скорость П и устранение ошибки И-частью.
ПД: посмотрите на упреждение при быстром изменении e.
ПИД: изменяйте Kp, Ti и Td и ищите компромисс.
2-поз.: наблюдайте переключения около SP и влияние h.

Показатели качества

Оценка переходного процесса

Статическая ошибка eст 35.0 %

Максимальная |e|max 35.0 %

Перерегулирование σ 0.0 %

Время регулирования tp —

Полных колебаний 0

Коэффициент затухания ψ —

Интегральный критерий ISE 0

Тип процесса Апериодический

Зона установления

SP ±5 % от величины ступени

Вне зоны Допустимое отклонение будет рассчитано от величины изменения задания.

Критерий времени регулирования |SP − PV| ≤ Δ5% Процесс считается установившимся после непрерывного нахождения в полосе допуска не менее 3 секунд.

Как читать результат

Что означает каждый показатель

eст — средняя ошибка за последние 5 секунд опыта.
|e|max — наибольшее рассогласование SP и PV.
σ — превышение PV над заданием после ступени.
tp — момент входа в полосу ±5 % без последующего выхода.
ψ — уменьшение амплитуды повторных колебаний; отрицательное значение означает рост колебаний.
ISE — интеграл квадрата ошибки: чем он меньше для одинакового опыта, тем меньше суммарная ошибка.

Прогресс

Итоговая работа

Темы варианта Контур САР · кривая разгона · динамические звенья · законы регулирования · позиционное регулирование · качество.

Проверка ответа

Ответ ещё не проверен

Сначала выполните текущее задание.

Результат

Итог по варианту

0 из 8 · 0% Выполните все задания, чтобы получить итоговый результат.

Важно Этот модуль пока хранит результат только в текущей странице. Передачу результата в журнал/БД можно подключить отдельно.

Лабораторная работа

Как снимается кривая разгона

1Начальное установившееся состояние

2Ступень u₀ → u₁

3Запаздывание L

4Рост PV

5Новое установившееся PV

Для объекта с самовыравниванием после ступени существует новое установившееся значение. Постоянная времени T определяется по достижению 63,2 % полного изменения PV.

Определение параметров

По кривой разгона

Δu —

ΔPV —

K = ΔPV / Δu —

L · запаздывание —

T · постоянная времени —

PV на уровне 63,2 % —

Физический смысл

Объект с самовыравниванием

Апериодическая модель T · dPV/dt + PV = K · u После изменения u объект самостоятельно приходит к новому устойчивому значению PV.

Измените T и сравните скорость разгона.
Измените L и посмотрите, как сдвигается начало реакции.
Измените K и сравните величину ΔPV.
Переключите объект без самовыравнивания.