Для выполнения оптимизации системы будем использовать следующий компонент, приведенный в таблице 7.

Таблица 7.

Оптимизатор и его реализация

Элемент	Реализация	Параметры
Оптимизатор

На рис. 19 отражена имитационная модель с оптимизатором, которая соответствует указанной в задании структурной схеме. Параметры модели (постоянная времени, транспортное запаздывание и характеристики регулятора К_п, К_и) соответствуют варианту № 10.

Рис. 19. Имитационная модель заданной системы с оптимизатором

Оптимизация выполняется по интегральному квадратичному критерию качества (ISE). Для оптимизации, в систему добавляется оптимизатор, для которого указывается область допустимых значений ПИ-регулятора     (Рис. 20).

Рис. 20. Заданные настройки оптимизатора

В параметрах оптимизатора был выбран метод Хука-Дживса (Рис.21).

Рис. 21. Параметры оптимизатора

Согласно поставленной задаче, необходимо провести три прогона системы с оптимизатором:

1. YS=0, f=1;

2. YS=1, f=0;

3. YS=1, f=1;

1. Для случая YS=0, f=1 после прогона системы с оптимизатором были получены следующие результаты, представленные на Рис. 22. Таким образом, оптимальные настройки ПИ-регулятора для исходной системы:

К_п = 0,13;

К_и = 0,012 сек^-1

Рис. 22. Результаты оптимизации

Определим показатели качества АСР по переходной характеристике системы (Рис.23).

Рис. 23. Переходная характеристика системы YS=0, f=1 после оптимизации

1) Максимальное перерегулирование:

Обычно .

2) Колебательность процесса:

Для работоспособных систем

3) Время регулирования в данном случае 115 с.

Качественные характеристики системы представлены в таблице 8.

На основании проведённых расчётов показателей качества можно сделать вывод, что при YS=0, f=1 после оптимизации система неработоспособна в динамике, т.к. не отвечает требованиям.

Таблица 8.

Показатели качества АСР при YS=0, f=1

Показатель качества	Значение
Максимальное перерегулирование
Колебательность
Время регулирования tрегул	115 с

2. Для случая YS=1, f=0 после прогона системы с оптимизатором были получены следующие результаты, представленные на Рис. 24. Таким образом, настройки ПИ-регулятора остались неизменны:

К_п = 0,11;

К_и = 0,012 сек^-1

Рис. 24. Результаты оптимизации

Определим показатели качества АСР по переходной характеристике системы (Рис.25).

Рис. 25. Переходная характеристика системы YS=1, f=0 после оптимизации

1) Максимальное перерегулирование:

2) Колебательность процесса:

3) Время регулирования в данном случае 95 с.

Качественные характеристики системы представлены в таблице 9.

Таблица 9.

Показатели качества АСР при YS=0, f=1

Показатель качества	Значение
Максимальное перерегулирование
Колебательность
Время регулирования tрегул	95 с

На основании проведённых расчётов показателей качества можно сделать вывод, что при YS=1, f=0 после оптимизации система стала работоспособна в динамике, т.к. отвечает требованиям.

2. Для случая YS=1, f=1 после прогона системы с оптимизатором были получены следующие результаты, представленные на Рис. 26. Таким образом, настройки ПИ-регулятора остались неизменны:

К_п = 0,11;

К_и = 0,012 сек^-1

Рис. 26. Результаты оптимизации

Определим показатели качества АСР по переходной характеристике системы (Рис.27).

1) Максимальное перерегулирование:

2) Колебательность процесса:

3) Время регулирования в данном случае 113 с.

Рис. 27. Переходная характеристика системы YS=1, f=1 после оптимизации

Качественные характеристики системы представлены в таблице 10.

Таблица 10.

Показатели качества АСР при YS=1, f=1

Показатель качества	Значение
Максимальное перерегулирование
Колебательность
Время регулирования tрегул	113 с

На основании проведённых расчётов показателей качества можно сделать вывод, что при YS=1, f=1 после оптимизации система не работоспособна в динамике, т.к. не отвечает требованиям.

Выводы по главе 2

Составим сводную таблицу параметров системы до оптимизации и после (таблица 11).

Таблица 11.

Критерии качества АСР	До оптимизации			После оптимизации
	YS=0, f=1	YS=1, f=0	YS=1, f=1	YS=0, f=1	YS=1, f=0	YS=1, f=1
Максимальное перерегулирование
Колебательность
Время регулирования tрегул	165 с	170 с	160 с	115 с	95 с	113 с

Результаты, полученные с помощью пакета СИМОПТ после оптимизации системы приведены в приложении 2.

Проанализировав таблицу прогона модели до оптимизации и после можно сделать следующие выводы:

1) После проведения оптимизации, показатели качества системы заметно улучшились.

2) В случае YS=1, f=0 (после оптимизации) система стала работоспособна, т.к. удовлетворяет требованиям к показателям качества для работоспособных систем.

3) В случае YS=0, f=1 (после оптимизации) перерегулирование составило 680%, что не удовлетворяет требованиям к показателям качества. Вероятно, это обуславливается исходными параметрами объекта.

4) В случае YS=1, f=1 (после оптимизации) перерегулирование составило 690%, что не удовлетворяет требованиям к показателям качества. Вероятно, это также обуславливается исходными параметрами объекта (инерционного звена первого порядка).