Релейная сау
Система автоматического управления называется релейной, если в качестве регулирующего элемента в ней используется релейный элемент. Типовая структурная схема релейной САУ представлена на рис. 17.
Рис.17. Релейная САУ: РЭ – релейный элемент; ε – ошибка регулирования; у – задающее воздействие; x- регулируемая величина.
Основные показатели качества релейной САУ определяются передаточной функцией W(s) ее непрерывной части и характеристикой релейного элемента. Как видно из рис. 12, величина на выходе релейного элемента изменяется «скачком» при переходе входной величиной некоторого порогового значения. При этом САУ реализует так называемое дискретное регулирование. Самая общая структура релейного регулятора показана на рисунке 4. Он имеет симметричную характеристику, зону гистерезиса и зону нечувствительности. Для систем с гистерезисом значение сигнала управления в зоне гистерезиса является неоднозначной и зависит от предыстории.
Рис. 18. Статическая характеристика трехпозиционного релейного регулятора
Релейный регулятор имеет два настроечных параметра: X0 – определяет величину ошибки, при которой происходит включение управляющего сигнала и λ – определяет величину гистерезиса и зоны нечувствительности.
Характерной особенностью релейных систем управления является то, что в них обычно возникают незатухающие периодические колебания, называемые автоколебаниями. Автоколебания для релейных систем являются установившимся процессом, который возникает в автономном режиме работы системы, когда входной сигнал отсутствует либо представляет собой постоянную величину. Для многих релейных систем автоколебания являются рабочим режимом. Поэтому при проектировании релейных систем большое внимание уделяется исследованию возникающих в них автоколебаний.
Часто для исследования релейных систем управления используется фазовый портрет динамической системы — координатная плоскость, в которой по осям координат откладываются какие-либо две переменные (фазовые координаты), однозначно определяющие состояние системы второго порядка. Фазовая плоскость является частным случаем фазового пространства, которое может иметь бо́льшую размерность.
В физике колебаний на оси абсцисс фазовой плоскости откладывается значения параметра x, а на оси ординат – первая производная x по времени. Каждая точка фазовой плоскости отражает одно состояние системы и называется фазовой, изображающей или представляющей точкой. Изменение состояния системы отображается на фазовой плоскости движением этой точки. След от движения изображающей точки называется фазовой траекторией. Через каждую точку фазовой плоскости проходит лишь одна фазовая траектория, за исключением особых точек. Стрелками на фазовых траекториях показывается перемещение изображающей точки с течением времени.
Лабораторная работа №1. Прямые измерения. Определение показателей точности прямых измерений с многократными независимыми наблюдениями.
Цель: Ознакомиться с основными приемами проведения физических измерений и правилами обработки результатов.
Задача: Оценить погрешность измерения уровня жидкости при помощи датчика.
Для выполнения работы используется стенд «Основы АСУТП».
Интерфейс программы показан на рис 19.
Перед началом выполнения лабораторной работы необходимо получить у преподавателя свой вариант задания, в котором указаны:
Номер бака, с которым предстоит работа.
Приблизительное значение уровня жидкости, на котором необходимо произвести измерения X.
Количество необходимых измерений n и доверительную вероятность α.
Уровень шума измерений.
Рис. 19. Интерфейс программы для ЛР №1
Последовательность действий:
Установить переключатель баков в нужное положение. Ввести уровень шума, который указан в Вашем задании.
При помощи включения и выключения соответствующих клапанов установить приблизительное значение уровня жидкости, на котором необходимо произвести измерения.
Провести n измерений при постоянном значении уровня. Для этого через промежутки времени не менее секунды записать n значений уровня воды по показаниям соответствующего датчика.
Вычислить среднее значение по формуле (5.2).
Вычислить абсолютные ошибки отдельных опытов согласно (5.3).
Рассчитать ΔХкв по формуле (5.6).
Определить случайную погрешность, пользуясь формулой (5.7) и таблицей 5.1.
Записать результат измерений в виде X = Хср ± ΔХ.
Расчет желательно произвести в одном из математических пакетов программ (MathCad,Matlab,Excel).
Отчет должен содержать таблицы с набором измеренных значений, а так же все основные и промежуточные результаты вычислений.
Сделать выводы об уровне влияния случайной и систематической погрешностей на данные измерения. Привести варианты улучшения точности измерения уровня.