Лабораторная работа №6 «Влияние запаздывания и порядка передаточной функции на процесс регулирования. Построение многосвязанной системы регулирования»

Цель: изучить влияние инерционности (приборов/физических процессов) на качество регулирования. Настроить одновременное функционирование двух регуляторов: на поддержание заданного уровня жидкости в баке и поддержание заданной температуры в баке.

Введение

Инерционность часто вносит в работу регуляторов неожиданные изменения работы, вплоть до потери устойчивости регулирования.

При создании систем автоматического управления редко ограничиваются регулированием одной величины, чаще всего их несколько, поэтому внутри одной системы одновременно функционируют два и более регуляторов.

В данной лабораторной работе помимо регулирования уровня воды в баке будет происходить регулирование температуры жидкости. Температурой «управляет» аналоговый регулятор, так как именно значение аналогового входа блока пропорционально количеству горячей (100˚С) жидкости в баке. Уровень жидкости в баке будет регулироваться сигналами, подаваемыми с дискретных выходов моноблока, влияющими на положение задвижки, которая открывает и закрывает кран подачи холодной воды (0˚С).

Ход работы

Задание 1. Отображение температуры жидкости MWBridge.

1. Соединить выход блока XP4 «Температура датчика слива» со вторым аналоговым входом моноблока, провести его параметризацию, (максимальное значение физической величины – 100 градусов).

2. Подать аналоговое значение и наблюдать изменение температуры на экране блока в режиме работы 3.

3. Осуществить привязку значения температуры жидкости к БД программы MWBridge, значение температуры на экране блока и в программе должны совпадать.

Важное замечание – в отсутствии в баке холодной воды возможны лишь два значения уставки – 0 и 100 градусов, для увеличения количества возможных вариантов следует подать холодную воду – вручную воздействовать на задвижку К1.

Задание 2. Влияние инерционности на качество регулирования.

1. Настроить аналоговый регулятор на контроль температуры в баке (указать правильный источник входа).

2. Проверить работоспособность регулятора – задать уставку и включить в работу, зафиксировать вид переходного процесса.

3. Задать инерционность процесса – вращением ручки SA3 задать инерционность термопары, а вращением ручки SA2 увеличить длину трубы, что добавит инерционности процессу передачи температуры.

4. Сравнить параметры переходных процессов и сделать выводы о влиянии запаздывания на качество регулирования.

5. Подобрать такие коэффициенты регулятора, чтобы вид переходного процесса с запаздыванием максимально точно приблизился к виду переходного процесса без запаздывания.

Задание 3. Одновременная работа двух регуляторов.

1. Перейти на вкладку настройки регулятора и настроить второй регулятор на управление температурой (второй аналоговый вход моноблока). Примерный вид настроенного регулятора представлен на рисунке 53.

2. Включите оба регулятора (регулятор уровня и регулятор температуры) в работу.

3. Перейдите к просмотру трендов и проанализируйте одновременную работу двух регуляторов, как они влияют друг на друга.

Рисунок 53 – Регулятор с аналоговым выходом

Задание 4. Уменьшение взаимного влияния регуляторов.

1. Перейти к привязке параметров к базе (как на рисунке 3) и привязать значения уставок регуляторов (ПИД) к параметрам базы.

2. Осуществить привязку значений «ПИД: источник вх. возм.» к тем же параметрам базы, что и уставки, но в обратной последовательности, т.о. что для одного регулятора возмущение задаётся уставкой другого регулятора.

3. Проставить коэффициенты учета возмущающего воздействия.

4. Перейти к просмотру трендов и проанализировать произошедшие изменения.

Задание 5. Создание мнемосхемы, работа в графическом редакторе

1. Запустить программу Display.

2. Открыть окно графического редактора. Путь доступа к окну графического редактора представлен на рисунке 54.

Рисунок 54 – Путь доступа к окну графического редактора

3. В появившемся окне выбрать «Новый файл».

4. В появившемся окне нарисовать технологическую схему работы блока (см. рисунок 2).

Для импорта объекта из библиотеки следует выбрать в контекстном меню Правка -> Импорт из библиотеки. Пример импорта объекта из библиотеки представлен на рисунке 55.

Рисунок 55 – Пример импорта объекта из библиотеки

5. После завершения работы по созданию подложки закрыть редактор, предварительно сохранив созданный графический файл.

6. Указать созданный графический файл в качестве подложки новой мнемосхеме.

7. Вывести на мнемосхему значения температуры воды на выходе в баке, высоту жидкости в баке, состояния регуляторов (включен/отключен), Сделать поясняющие надписи и указать положение ручек настройки блока.

Форма представления результатов:

Демонстрация полученных результатов преподавателю.

Контрольные вопросы:

1. Зачем предусмотрена нормировка сигнала?

2. Как сравнить эффективность двух разных регуляторов?

3. Что называют настройкой регулятора?

4. Как осуществить настройку регулятора при отсутствии начальных условий (характеристики объекта регулирования)?

5. Для чего нужен учёт возмущающего воздействия при регулировании?

6. Как коэффициент учета возмущающего воздействия влияет на процесс регулирования?

После выполнения работы:

7. Почему при управлении уровнем в баке холодной водой при физическом отключении входного сигнала уровень не падает до нуля, как это происходит в случае с горячей водой, а остаётся на последней заданной уставке?

8. На сколько процентов уменьшается выброс при учете возмущающего воздействия?