Исследование электронного унифицированного регулятора

Целью настоящей работы является исследование унифицированного электронного регулятора РПИК-Т (регулятор пропорционально-интегральный контактный, работающий с датчиком – термопарой); ознакомление с методами его настройки и оценки влияния параметров настройки на характер выходного сигнала регулятора.

Результаты работы

№ опыта	Длительность импульсов	Ск. Связи	Значение R9	Первый импульс	Последующие импульсы	Пауза
1	5	5	3 мОм	16	1	3
2	5	4	3 мОм	21	1	1
3	5	6	3 мОм	14	1	1
4	4	5	3 мОм	16	1,5	2
5	6	5	3 мОм	14	0,3	0,3
6	5	5	820 кОм	6	0,4	0,3
7	5	4	820 кОм	8	0,5	0,4
8	5	6	820 кОм	5	0,5	0,5
9	4	5	820 кОм	7	0,6	0,6
10	6	5	820 кОм	6	0,4	0,4

Система двухпозиционного регулирования уровня

Целью работы, являются исследование модем системы двухпозиционного автоматического регулирования уровня сыпучего материала, определение влияния параметров системы на процесс автоматического регулирования.

В ряде технологических объектов текстильной промышленности возникает необходимость в стабилизации уровня сыпучих материалов. Так, например, необходимо поддерживать постоянный уровень хлопкового волокна в буккерах трепальных и чесальных машин, так как от постоянства уровня зависит ровнота материала (холста, ленты), получаемого на выходе машины.

Подача волокна в бункер часто осуществляется пневмотранспортом, а отбор (потребление) материала из бункера - рабочими органами машины.

Изменение потребления материала из бункера является возмущающим воздействием, а изменение подачи - регулирующим воздействием.

Бункер, как объект регулирования уровня волокна, может быть описан уравнением:

(1)

где S - площадь поперечного сечения бункера,

H - уровень волокна,

t - время,

Q_ПОД - интенсивность подачи волокна,

Q_ПОТР- интенсивность потребления волокна.

В качестве датчика уровня в подобных системах широко применяется фотоэлемент в комплекте с источником света, причем используется либо эффект перекрытия светового луча материалом (источник света и фотоэлемент расположены на противоположных стенках буккера), либо эффект отражения луча материалом (источник света и фотоэлемент расположены рядом, на одной стенке бункера). В обоих случаях датчик формирует позиционный сигнал (“да” – “нет”) и потому позволяет реализовать лишь позиционное (обычно двухпозиционное) регулирование. В простейшем случае используется всего один датчик, размещенный на заданном уровне материала.

Если фактический уровень ниже заданного, то обеспечивает­ся подача материала в бункер с интенсивностью Q_ПОД, непременно большей чем, максимально возможное. При этом происходит повышение уровня материала со скоростью:

(2)

Если фактический уровень выше заданного, то подача материала отсутствует (Q_ПОД=0) и происходит понижение уровня материала со скоростью:

(3)

В этом случае реализуется зависимость регулирующего воздействия от регулируемой величины, показанная на рис. 1, где:

Н_ЗД – заданное значение уровня

Эта зависимость характеризует двухпозиционное регулирование без зоны возврата: регулирующее воздействие Q_под имеет два фиксированных значения, причем переход с одного значения на другое происходит скачком при одном и том же значении уровня как в прямом, так и в обратном направлении (при подъеме и понижении уровня).

Возможны и другие варианты формирования регулирующего воздействия (требующие использования двух датчиков уровня), которые в данной работе не рассматриваются.

При двухпозиционном регулировании система неизбежно работа­ет в автоколебательном режиме, т.е. регулируемая величина постоянно колеблется в окрестности Н_зд (рис.2). Амплитуда колебаний ∆Н, их период Т_к и смещение Ɛ среднего значе­нии колебаний Н_ср. В относительно заданного Н_зд будут определяться параметрами объекта в регуляторе. Параметрами объекта в рассматриваемом случае можно считать S и Q_потр, а к параметрам регулятора кроме Q_под следует отнести имеющее, как правило, место запаздывание в формировании регулирующего воздействия после возникновения того или иного сигнала датчика. Действительно, при использовании, например, пневмотранспорта, подача волокна не монет ни начаться, ни прекратиться мгновенно, в момент изменения состояния датчика, вентиляторы имеют время разгона и время выбега. Запаздывания в прекращении подачи волокна, τ₁ и в начале подачи волокна τ₂. показаны на рис,2.

Нетрудно в рассматриваемом случае получить формулы для определения характеристик автоколебательного режима.

Скорость подъема уровня определяется формулой (2), а скорость понижения уровня - формулой (3). Тогда имеем:

, (4)

, (5)

, (6)

Δ , (7)

Отсюда нетрудно получить:

, (8)

, (9)

, (10)

Использование в приведённых выше формулах скоростей подъёма уровня и понижения уровня удобно для расчётов проводимых в данной работе.

Рис.3 - Электрическая схема стенда

Циклограмма, поясняющая работу схемы автоматики, приведена на рис.4. Реле К1 включено при освещенном ФСК. При включении К1 запускается реле времени РВ1, а при отключении К1 запускается реле времени РВ2. Выключение РВ1 вызывает срабатывание К2, а выключение РВ2 вызывает отпускание К2. При выключенном К2 платформа движется вверх, а при включенном К2 – вниз.

Рис. 4

РВ1 РВ2	Настройки стенда				Характеристики системы				Характеристики автоколебательного режима
									Эксперимент			Расчетные
	Uв, В	Uн, B	τ1, c	τ2, c	dH/dt|+	dH/dt|-	Qпод м³/c	Qпотр м³/c	ΔH, мм	ε, мм	Tк, с	ΔH, мм	ε, мм	Tк, с
I-I	22	22			2,95	2,68	0,28	-2,68
	24	22			3,06	3,33	-0,27	-3,33
	26	22			3,35	3,28	0,08	-3,28
	28	22			3,74	3,62	0,12	-3,62
I-I	22	22	3,18	3,28	2,52	2,44	0,08	-2,44	4	2	12,92	8,00	0,0052	12,92
	22	28	3,4	4,4	3,53	2,73	0,80	-2,73	6	2	15,6	12,00	-0,0498	15,60
	28	22	3,24	2,86	2,47	2,80	-0,33	-2,80	4	1	12,2	8,00	-0,0026	12,20
	28	28	3,28	3,14	3,85	4,14	-0,29	-4,14	6,5	-0,5	12,94	12,81	-0,1923	12,85
I-III	22	22	4,4	3,94	2,50	2,79	-0,29	-2,79	5,5	-1,5	16,68	11,00	0,0037	16,68
	22	28	3,2	2,49	2,19	2,81	-0,62	-2,81	3,5	-0,5	11,38	7,00	0,0056	11,38
	28	22	3,3	2,7	2,73	3,33	-0,61	-3,33	4,5	0,5	12	9,00	0,0090	12,00
	28	28	3,28	3,6	3,05	2,78	0,27	-2,78	5	1	13,76	10,00	-0,0020	13,76
II-III	22	22	3,35	3,5	2,39	2,29	0,10	-2,29	4	3	13,7	8,00	-0,0043	13,70
	22	28	2,94	3,4	3,74	3,24	0,51	-3,24	5,5	-1,5	12,68	11,00	-0,0102	12,68
	28	22	3,53	3,3	2,55	2,73	-0,18	-2,73	4,5	0,5	13,66	9,00	-0,0038	13,66
	28	28	3,53	3,7	3,40	3,24	0,16	-3,24	6	-1	14,46	12,00	0,0070	14,46
III-III	22	22	3,4	3,21	2,06	2,18	-0,12	-2,18	3,5	-0,5	13,22	7,00	0,0031	13,22
	22	28	3,5	4,16	3,14	2,64	0,50	-2,64	5,5	-1,5	15,32	11,00	0,0038	15,32
	28	22	3,51	2,8	2,00	2,50	-0,50	-2,50	3,5	-1,5	12,61	7,01	0,0100	12,62
	28	28	3,05	3,5	3,61	3,14	0,46	-3,14	5,5	0,5	13,1	11,00	0,0103	13,10

Результаты работы