Расчет периода колебаний регулируемой величины

Задание 4. Рассчитать временные показатели качества переходного процесса САР.

Временные показатели качества установившихся автоколебаний двухпозиционной САР находят из графика переходного процесса (см. рис. 3.14), к ним относят:

· t₁ – длительность нарастания регулируемой величины (длительность включения нагревательного элемента), вычисляется по формуле (3.44);

· t₂ – длительность убывания регулируемой величины (длительность выключения нагревательного элемента), вычисляется по формуле (3.45);

· Т_к – период колебаний регулируемой величины, вычисляется по формуле (3.46).

Результатом выполнения задания 4 являются расчетные значения временных характеристик установившихся автоколебаний регулируемой величины, сведенные в табл. 3.6.

3.2.5.6. Расчет амплитуд установившихся колебаний
регулируемой величины

Задание 5. Рассчитать амплитуду установившихся колебаний регулируемой величины.

Если параметрический синтез статической характеристики регулятора не проводится и зона неоднозначности задается преподавателем, то по заданной зоне неоднозначности рассчитывают амплитуды установившихся колебаний регулируемой величины (рис. 3.14). Вначале проводят расчеты амплитуд в относительных единицах.

Положительная амплитуда колебаний (в относительных единицах) х₁ рассчитывается по формуле (3.39); отрицательная – х₂ – по формуле (3.40).

Затем рассчитанные амплитуды переводятся в абсолютные единицы с помощью выражений

Q₁ = х₁ × Q_з, % шк;

Q₂ = /х₂/ × Q_з, % шк,

где Q_з – заданное значение регулируемой величины в % шк. прибора.

Кроме того, вычисляются:

· диапазон колебаний регулируемой величины: DQ = Q₁ + Q₂, % шк.;

· амплитуда колебаний относительно среднего значения регулируемой величины: А = 0, 5 × (Q₁ + Q₂), % шк.;

· смещение средней линии относительно заданного значения регулируемой величины: d₀ = 0, 5 × (Q₁ – Q₂), % шк.

Результатом выполнения задания 5 являются расчетные значения амплитуд установившихся колебаний регулируемой величины, сведенные в табл. 3.6.

3.2.5.7. Экспериментальное исследование двухпозиционной САР и определение показателей качества
экспериментального переходного процесса

Задание 6. Записать на диаграммной ленте переходные процессы в системе с двухпозиционным регулятором; определить экспериментальные параметры установившихся колебаний.

Данный эксперимент проводится при разомкнутой САР.

1. Перед началом эксперимента тумблеры панели лабораторного стенда SA₁, SA₂, SA₄, SA₅ установить в положение «Выкл», а тумблер SA₃ – в положение «Автоматическое».

2. Открыть прибор КСУ 1 (КСП–4), вынуть шасси и с помощью указателей заданий установить указатель «максимум» на отметку Q_зmax =Q_з+а₁, а указатель «минимум» – на отметку Q_зmin=Q_з–а₂ – (|d₀|× Q_з), где а₁, а₂ – положительная и отрицательная части зоны неоднозначности, вычисленные ранее при выполнении задания 3 либо заданные преподавателем, d₀ вычисляется по формуле (3.43).

3. Включить стенд тумблером SA₁.

4. Включить самопишущий прибор КСУ 1 (КСП 4).

5. Включить тумблер SA₂ («Объект»).

6. Установить с помощью движка автотрансформатора TV величину напряжения U_р (подаваемого на нагреватель при состоянии регулятора «Включено»), используемую в расчетах при выполнении задания 3 либо заданную преподавателем из табл. 3.4.

7. Записать показания миллиамперметра РА, измеряющего ток нагревателя I_р при состоянии регулятора «включено».

После того как на диаграммной ленте будут зарегистрированы 5 установившихся колебаний регулируемой величины, опыт можно считать законченным.

Полученный график процесса регулирования температуры электропечи имеет вид, представленный на рис. 3.17. Из него находят прямым замером (с учетом соответствующих масштабов) экспериментальные параметры установившихся автоколебаний регулирования:

– длительность нарастания регулируемой величины (длительность включения), с;

– длительность убывания регулируемой величины (длительность выключения), с;

– период колебаний регулируемой величины, с;

– положительную амплитуду относительно оси абсцисс, % шк.;

– отрицательную амплитуду относительно оси абсцисс, % шк.;

– диапазон колебаний регулируемой величины, % шк.;

– амплитуды колебаний относительно среднего значения, % шк.;

– смещение средней линии относительно заданного значения, % шк.

Ось абсцисс на графике (рис. 3.17) проводится на уровне заданного значения регулируемой величины

, % шк.,

где Q_max, Q_min – указатели заданий в абсолютных единицах.

Результатом выполнения задания 6 являются график процесса регулирования температуры электропечи и экспериментальные параметры установившихся колебаний регулируемой величины, сведенные в табл. 3.6.

Рис. 3.17. Участок ленты с графиком регулирования температуры

3.2.5.8. Экспериментальное исследование влияния
возмущений на характер переходных процессов
двухпозиционной САР

Задание 7. Записать на диаграммной ленте переходные процессы в системе после внесения возмущения по каналу регулирующего воздействия; определить экспериментальные параметры новых установившихся колебаний.

Данный эксперимент проводится вслед за предыдущим по зданию 6.

Перед началом эксперимента тумблеры SA₁, SA₂ панели лабораторного стенда должны быть в положении «Вкл»; SA₄, SA₅ – в положении «Выкл»; тумблер SA₃ (управление) – в положении «Автоматическое».

Ступенчатое возмущение наносится включением тумблера SA₄ («Нагрузка»). Одновременно под пером самописца делается отметка для разделения прежнего и нового переходных процессов.

После записи на диаграммной ленте 5 новых установившихся колебаний регулируемой величины опыт можно закончить и перевести тумблер в прежнее положение («Выкл»).

Полученный график аналогичен представленному на рис. 3.17. Из него находят прямым замером, аналогично тому, как это делалось при выполнении задания 6, экспериментальные параметры новых установившихся автоколебаний, которые сравниваются с теми же параметрами предыдущего опыта и делаются выводы о влиянии данного возмущения на процесс регулирования.

Результатом выполнения задания 7 являются выводы по влиянию возмущения по каналу регулирующего воздействия на параметры установившихся колебаний регулируемой величины.

 

Задание 8. Записать на диаграммной ленте переходные процессы в системе после внесения возмущения по каналу возмущающего воздействия, определить экспериментальные параметры новых установившихся колебаний.

Данный эксперимент проводится после опыта по заданию 6 либо – по заданию 7.

Перед началом эксперимента тумблеры SA₁, SA₂ панели лабораторного стенда должны находиться в положении «Вкл», SA₃ – в положении «Автоматическое», SA₄, SA₄ – в положении «Выкл».

Ступенчатое возмущение по этому каналу наносится включением тумблера SA₅ («Вентилятор»). Одновременно под пером самописца делается отметка для разделения прежнего и нового переходных процессов.

После записи на диаграммной ленте 5 новых установившихся колебаний регулируемой величины опыт заканчивают и тумблер SA₅ переводят в прежнее положение («Выкл»). Из полученного графика, аналогично представленному на рис. 3.17, находят прямым замером (аналогично тому как это делалось при выполнении задания 6) экспериментальные параметры новых установившихся автоколебаний, которые сравниваются с аналогичными параметрами предыдущего опыта, и делаются выводы о влиянии возмущения на процесс регулирования.

Результатом выполнения задания 8 являются выводы по влиянию возмущения по каналу возмущающего воздействия на параметры установившихся колебаний регулируемой величины.

Планирование эксперимента

Полный объем исследований включает выполнение восьми приведенных выше заданий. Однако в каждом конкретном случае объем исследований определяется преподавателем.

Студенту предоставляется право составить, исходя из заданного объема, план исследований, т. е. выбрать порядок выполнения необходимых заданий.

3.2.6. Анализ результатов исследований. Обобщения.
Выводы. Рекомендации

Прежде всего, необходимо представить результаты выполнения заданий в виде, удобном для дальнейшего анализа. При этом могут использоваться приведенные ниже в качестве примера формы таблиц либо предложенные самими исполнителями.

 

Таблица 3.5

Определение параметров динамической характеристики объекта

№ п/п	Условия снятия переходной функции	Параметры динамической модели объекта	Примечание
Uп	Iп	Wп	Qуст – Qисх	t	Т	Коб
В	А	Вт	% шк.	с	с	% шк./Вт

 

 

Таблица 3.6

Сравнение расчетных и экспериментальных временных параметров
установившихся автоколебаний регулируемой величины
двухпозиционной САР

№ п/п

Режим регулирования

t1

t2

Tк

Q1

Q2

DQ

A

D0

Uп

Iп

Wп

B1

B2

р

э

р

э

р

э

р

э

р

э

р

э

р

э

р

э

В

А

Вт

отн. ед.

с

с

с

% шк.

% шк.

% шк.

% шк.

% шк.

 

Аналогично табл. 3.6 таблицы могут быть использованы для сравнения параметров предыдущих и новых (после нанесения) автоколебаний регулируемой величины при представлении результатов заданий 7, 8.

Затем производится определение абсолютных и относительных расхождений расчетных и экспериментальных периодов колебаний и максимального отклонения текущего и заданного значений регулируемой величины.

Оценивается точность стабилизации регулируемой величины на заданном уровне, влияние степени несимметрии статической характеристики регулятора на характер переходных процессов.

Делаются другие выводы по результатам выполнения отдельных пунктов заданий (например о влиянии возмущений по каналам управления и возмущения на характер переходных процессов) и работы в целом. Формируются рекомендации о путях улучшения качества регулирования в двухпозиционных САР.

3.2.7. Требования к содержанию отчета студента
по лабораторной работе

Отчет должен содержать:

1. Формулировку цели исследований. План проведения исследований.

2. Функциональную схему лабораторного стенда.

3. Краткое математическое описание двухпозиционной САР и изложение сути анализа и синтеза САР методом припасовывания.

4. Графики экспериментальной переходной функции и процессов регулирования для всех выполненных заданий.

5. Определение параметров динамической модели объекта регулирования.

6. Вычисления теоретических параметров установившихся автоколебаний регулируемой величины.

7. Определение, на основе выполненных экспериментов, численных значений параметров установившихся автоколебаний регулируемой величины.

8. Анализ результатов исследований, обобщения; выводы, рекомендации.

3.2.8. Контрольные вопросы

1. Какие САР называются нелинейными, релейными, двухпозиционными?

2. Как может описываться динамика промышленных объектов регулирования?

3. Что характеризует переходная функция объекта?

4. Что характеризует постоянная времени объекта?

5. Как интерпретировать понятие коэффициента передачи объекта?

6. Какие бывают разновидности статических характеристик релейных регуляторов?

7. Почему статическая характеристика регулятора называется двухпозиционной?

8. Каков характер установившегося режима двухпозиционной САР, какими параметрами он характеризуется?

9. На какие показатели установившихся автоколебаний регулируемой величины и как влияет инерционность объекта?

10. Как влияет на отклонение регулируемой переменной от заданной величина зоны неоднозначности?

Ответы на поставленные вопросы можно найти в литературных источниках [3, 4, 7].

 

⇐ Предыдущая45678910111213Следующая ⇒

Поделиться: