Процесс параметрической настройки системы

Запуск процесса оптимизации осуществляется в основном окне Signal Constraint нажатием кнопки Start или подачей команды Optimization/Start. Процесс настройки системы можно наблюдать по переходным характеристикам, которые вычерчиваются в этом окне разными цветами, а также в открывающемся окне Optimization Progress.

!! Запустите процесс параметрической оптимизации следящей системы. Подождите пока процесс не закончится.

Результаты настройки в виде численных значений параметров системы можно получить также через командную строку MATLAB.

!! Повторите параметрическую оптимизацию следящей системы на заданный переходный процесс, выбрав в качестве настраиваемых параметров τ₁, τ₂, τ₃, τ₄.

Задача оптимизации значительно усложняется при наличии в объекте управления неопределенных параметров. Это часто встречается в практике автоматического управления, в частности, когда параметры не могут быть получены точно в результате идентификации объекта управления или когда параметры изменяются с течением времени в определенном диапазоне.

В этом случае при оптимизации системы с использованием программы RSO неопределенные параметры задаются в диалоговом окне Uncertain Parameters(рис. 4.7), которое вызывается командой Optimization/ Uncertain Parameters …. В поле Uncertain Parametersэтого окна вводятся в табличном виде неопределенные параметры путем нажатия кнопки Add … и выбором соответствующего коэффициента из предлагаемого в окне Add Parameters списка. В таблице автоматически устанавливаются по умолчанию максимальные и минимальные значения неопределенных параметров. При необходимости их можно откорректировать.

Рис. 4.7. Диалоговое окно Uncertain Parameters

!! Введите в качестве неопределенного параметра коэффициент передачи объекта управления K₀ и установите диапазон его изменения в пределах ±10% от номинального значения. В качестве настраиваемого параметра возьмите коэффициент передачи регулятора K_р. Затем запустите процесс параметрической настройки.

!! Исключите блок ограничения из структуры S-модели и повторите процесс параметрической настройки следящей системы при неопределенном значении K₀. Сравните результаты настроек в линейной и нелинейной системах.

Дополнительное упражнение

1. Осуществить настройку параметров ПИД-регулятора в системе управления, структурная схема которой приведена на рис. 4.8.

Рис. 4.8. Структурная схема системы

Передаточная функция объекта управления имеет следующие параметры: K₀=1.2, Т₀₁=6 с, Т₀₂=2.8 с, τ₀=4.5 с. При этом запаздывание τ₀ и постоянная времени Т₀₁ нестабильны и изменяются соответственно в диапазонах ±5% и ±10% от номинального значения. Расчетные параметры регулятора и цепи обратной связи равны: K_u=0.4, K_п=3.4, K_д=7.7, K_ос=0.5. На входе канала дифференцирования используется фильтр с постоянной времени τ=K_д/10.

Критериями настройки являются основные показатели переходной характеристики: время переходного процесса t_п ≤ 40 с, перерегулирование σ ≤ 25%.

2. Построить S-модель данной системы управления и задать параметры ее блоков. Проверить работоспособность модели, подключив к ней виртуальный осциллограф Scope.

3. Подсоединить к выходной координате объекта управления блока Signal Constraint, в основном окне которого сформировать область желаемого расположения переходной характеристики и задать настраиваемые параметры.

4. Осуществить параметрическую оптимизацию систему. Сравнить полученные настройки регулятора с их расчетными значениями.

5. Объявить в качестве неопределенных параметров объекта время запаздывания τ₀ и постоянную времени Т₀₁. Задать указанные выше диапазоны их изменений. Затем вновь запустить процесс оптимизации. Проанализировать полученные результаты настроек.

6. Повторить параметрическую настройку для более жестких ограничений на длительность переходного процесса: t_п ≤ 20 с.

7. Сохранить S-модель в виде MDL-файла под своей фамилией в каталоге Work.

Контрольные вопросы

1. Для решения каких задач предназначен пакет SRO?

2. Какие блоки используются в SRO для оценки качества динамических систем?

3. Какую математическую зависимость реализуют блоки типа RMS?

4. В каких случаях для оценки качества системы целесообразно использовать блоки CRMS и DRMS?

5. Перечислите основные этапы подготовки САУ к параметрической оптимизации.

6. Поясните процедуру точной установки запретных границ для переходной характеристики при использовании диалогового окна Desired Response.

7. Поясните методику настройки границ области желаемого расположения переходной характеристики в окне Signal Constraint.

8. Каким образом задаются настраиваемые параметры системы?

9. Как объявляются неопределенные параметры системы управления и диапазон их изменения?

10. Что является индикатором завершения процесса параметрической оптимизации?

11. Каким образом считываются значения настраиваемых параметров, полученных в результате оптимизации?