Цель работы: закрепление базовых знаний по курсу «Основы автоматики» на примере проведения анализа системы автоматического регулирования.

Задание:

1. Дать краткую характеристику объекта управления, описать устройство и работу системы, составить ее функциональную схему. Сделать вывод о принципе автоматического управления, используемом в системе в виде системы.

2. Составить структурную схему системы.

3. Определить закон регулирования системы.

4. Определить передаточные функции системы по управляющему, возмущающему воздействиям и для ошибок по этим воздействиям.

5. Выполнить анализ устойчивости системы по критериям Гурвица и Найквиста. Определить запасы устойчивости.

6. Проанализировать зависимость статической ошибки от изменения управляющего воздействия на систему. Сделать вывод о характере этой зависимости.

7. Провести совместный анализ изменения управляемой величины объекта управления и системы от возмущающего воздействия в статике. Дать их сравнительную оценку. Определить статическую ошибку системы по возмущающему воздействию.

8. Оценить качества управления по переходным функциям.

9. Сделать общие выводы по работе.

Вариант 26

Рис.1 САР температуры воздуха в летний период.

Таблица 1 исходные данные.

схема	К1	К2	Т1,с	Кд	Тд,с	Ку	Кдв	Кр	Кв	Кп	Тдв,с
18	20	0,7	100	0,4	10	70	0,033	0,1	0,1	0,2	0,5

1. Характеристика объекта управления, описание устройства и работы сар, составление ее функциональной схемы. Принцип автоматического управления и вид системы.

Объектом управления рассматриваемой САР является теплица с фрамугами. Регулируемой величиной является температура воздуха в стеклянных блочных теплицах. Целью управления является поддержание температуры на постоянном заданном уровне.

Управляющее воздействие на объект – угол открытия фрамуг. Основное возмущающее воздействие – изменение интенсивности солнечной радиации (Е, клк) от расчетного номинального значения.

Датчиком (Д) является термометр сопротивления. Входной сигнал для него температура в теплице, выходной – напряжение преобразователя, который преобразует величину сопротивления датчика температуры в электрическое напряжение.

Задатчиком (З) является делитель напряжения. Задающий сигнал – величина напряжения, которая в определенном масштабе соответствует заданному значению температуры.

Сравнивающее устройство (СУ) выполнено на дифференциальном усилителе. Входной сигнал – Uз, Uн, Uо.с. Выходной сигнал – разность напряжений, подаваемая на усилитель (ДУ).

Дифференциальный усилитель (ДУ) выполняет функцию устройства сравнения входных сигналов и усиления их разности. На вход усилителя подается напряжение задатчика Uз, датчика Uд, устройства местной обратной связи Uо.с. Выходной сигнал усилителя -- напряжение Uу, подаваемое на двигатель.

Исполнительное устройство представляет собой исполнительный механизм, который состоит из электродвигателя (Дв), редуктора (Р) и фрамуги (Ро). Входным сигналом для электродвигателя является напряжение Uу, выходным – угол поворота вала. Входной сигнал для редуктора – угол поворота вала, выходной сигнал -- угол поворота вала редуктора. Входной сигнал для фрамуг – угол поворота вала редуктора, выходной сигнал – угол открытия фрамуг.

Устройство местной обратной связи (УОС) выполнено в виде датчика переменного сопротивления, подвижный контакт которого механически связан с валом редуктора. Входным сигналом для него является угол поворота вала редуктора, а выходным – напряжение местной обратной связи.

Регулирующим органом (РО) являются фрамуги. Входной сигнал – угол поворота вала редуктора, выходной – угол поворота фрамуг.

На основании вышеизложенного, функциональная схема системы составлена следующим образом:

Рис.2 Функциональная схема САР температуры в теплице в летний период.

Система работает следующим образом:

В установившемся режиме при равенстве температуры Ө в теплице Өз выходное напряжение ∆U=0 (∆U=Uз-Uд-Uо.с.). Напряжение на электродвигателе не подается и в следствие этого угол открытия фрамуг остается неизменным. При отклонении температуры в теплице от заданной, например, в следствие изменения интенсивности солнечной радиации изменяется напряжение Uд датчика. Напряжение Uд является сигналом датчика системы, которое подается на сравнивающее устройство (СУ), где вычитается от Uз напряжения задатчика.

Одновременно вал редуктора перемещает подвижный контакт потенциальной местной обратной связи. Выходное напряжение обратной связи Uо.с., которое подается на устройство сравнения, где вычитается из сигнала ошибки.

Усилитель усиливает полученную разность напряжений. За счет местной обратной связи обеспечивается пропорциональная зависимость между сигналом ошибки и углом поворота вала редуктора. Поэтому изменение поворота угла открытия фрамуг пропорционально величине отклонения температуры Ө на выходе от заданного Өз значения температуры. В результате температура в теплицах возвращается к заданному значению.

При непрерывном изменении наружной температуры процесс регулирования идет непрерывно. Если наружная температура установится, то при правильно подобранных параметрах регулятора процесс регулирования через некоторое время закончится, и вся система придет в новое установившееся состояние.

В результате рассмотрения устройства и работы системы можно сделать вывод:

В системе реализован принцип управления по отклонению. Система является стабилизирующей.