Лабораторная работа № 6

Построение и исследование системы управления объектом
на основе его математической модели,
заданной системой дифференциальных уравнений

Цель работы: закрепление навыков создания и проектирования реальных АСУ, полученных в результате выполнения предыдущих лабораторных работ.

Программа работы

1. Повторить методику работы в пакете моделирования линейных САУ Classic и в среде проектирования АСУТП Trace Mode.
2. С помощью пакета Classic выбрать адекватную объекту управления структуру регулятора и приемлемые настройки для него, а также обосновать своё решение.
3. Создать проект системы управления объектом в среде Trace Mode, с теми же параметрами, что были получены в п.1.
4. Запустить проект на выполнение в Trace Mode, снять переходную характеристику, сравнить с полученной в результате моделирования (см.п.2).
5. Сделать выводы по результатам работы.

Описание объекта управления

Объект управления описывается системой ДУ второго порядка:

В качестве объекта управления используется программа под названием «ОРС-сервер», реализующая ввод-вывод данных в объект/из объекта по промышленному стандарту ОРС (OLE for Process Control). Сервер имеет 3 канала: 2 выходных для выдачи системе данных о координате и скорости движения (chbx1 и chbx2), и один входной (chbu), необходимый для ввода в объект задающего воздействия. С точки зрения структурной схемы модель представляет собой два включённых последовательно интегрирующих звена.

Указания к проведению работы

К п.2. На первом этапе синтеза закона управления необходимо выбрать структуру регулятора. При выборе регулятора следует оценивать передаточную функцию всей системы; например, выбрав П-регулятор, обучающиеся не изменят порядка системы, однако после замыкания обратной связи ПФ САУ будет представлять собой модель автоколебательного звена 2 порядка, и установившееся значение будет достигаться за бесконечное время.
Выбрав структуру регулятора, разработчику необходимо определить приемлемые параметры, то есть такие, при которых перерегулирование и время регулирования будут достаточно малыми. Например, для ПД-регулятора это коэффициент передачи пропорционального звена и постоянная времени дифференцирования.
К п.3. Завершив этап моделирования САУ, далее следует перейти к её реализации в виде АСУ объектом. Основные этапы создания такой системы следующие:
1. Создать проект и узел в проекте.
2. Настроить три канала для связи с ОРС-сервером, один типа «Выход» для канала chbu, два типа «Вход» для chbx1 и chbx2.
3. Создать и настроить 4 канала типа «ПУСТОЙ»: один – для задающего воздействия, три – для задания и изменения коэффициентов ПИД-регулятора.
4. Создать FBD-программу, реализующую пересчёт задающего и выходного значений в соответствии с замкнутым принципом управления и ПИД-законом регулирования в управляющее воздействие U, и отладить её.
5. Создать графический компонент «Экран», разместить в нём графические элементы  и настроить их параметры.
5.1. Выбрать и расположить на рабочем поле окно графиков тренда и окно отображения состояния каналов; возможно размещение дополнительных элементов, таких как «задатчик» в виде ползунка, и т.д.
5.2. Привязать созданные ГЭ к атрибутам и аргументам каналов.
6. Сохранить весь проект для монитора реального времени, а затем запустить его на выполнение.
Более подробные рекомендации по построению АСУТП в системе Trace Mode изложены в лабораторной работе №1, и здесь приводиться не будут.