Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение высшего
профессионального образования
«УФИМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НЕФТЯНОЙ
ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Кафедра автоматизации химико-технологических процессов
ИССЛЕДОВАНИЕ РЕЛЕЙНЫХ АСР МЕТОДОМ ГАРМОНИЧЕСКОЙ ЛИНЕАРИЗАЦИИ
Учебно – методическое пособие к лабораторной работе
для студентов специальности
«Автоматизация производственных процессов и производств»
Уфа 2005
В методическом пособии даны теоретические основы метода гармонической линеаризации.
Приведен пример расчета параметров автоколебаний релейной АСР графоаналитическим методом Гольдфарба. Описан порядок проведения лабораторной работы, приведены структурная схема исследуемой системы, таблица исходных данных, характеристики четырех типов релейных элементов и контрольные вопросы.
Составитель Аязян Г.К. , проф., канд. техн. наук
Рецензент Веревкин А.П., проф., д-р техн.наук
© Уфимский государственный нефтяной технический
университет, 2005
1. Введение
Релейные системы получили широкое распространение в практике автоматического регулирования. Достоинством релейных систем является простота конструкции, надежность, простота обслуживания и настройки. Релейные системы представляют собой особый класс нелинейных АСР.
В отличие от непрерывных в релейных системах регулирующее воздействие изменяется скачкообразно всякий раз, когда управляющий сигнал реле (чаще всего это ошибка регулирования) проходит через некоторые фиксированные (пороговые) значения, например, через нуль.
Релейные системы, как правило, обладают высоким быстродействием вследствие того, что управляющее воздействие в них изменяется практически мгновенно, а на исполнительное устройство действует кусочно-постоянный сигнал максимальной амплитуды. В то же время в релейных системах часто возникают автоколебания, что во многих случаях является недостатком. В настоящей работе исследуется релейная система с четырьмя различными законами управления.
2. Структура исследуемой системы
Исследуемая
система (рис.) 1, включает в себя элемент
сравнения ЭС, релейный элемент РЭ,
исполнительный двигатель (идеальный
интегратор с коэффициентом усиления
=1),
объект регулирования (апериодическое
звено с тремя постоянными времени
,
,
и коэффициентом усиления
).
Значения параметров системы приведены
в табл. 1 приложения А.
Рис.1.Структурная
схема исследуемой АСР
Статические характеристики (характеристики вход-выход) исследуемых релейных элементов приведены на рис. 2.
На рис. 2,а приведена характеристика идеального двухпозиционного реле, на рис. 2,б характеристика трехпозиционного реле с зоной нечувствительности. На рис. 2,в и 2,г приведены характеристики двухпозиционного реле с положительным и отрицательным гистерезисом соответственно.
Исследуемая АСР может быть смоделирована с помощью известных пакетов моделирования, например, SIAM или VisSim.
Замечание. В некоторых пакетах моделирования значение выходного
сигнала
реле может принимать лишь значения 1
вместо В,
где В произвольное число. В
таких случаях необходимо коэффициент
усиления интегратора
принять равным
.
3. Порядок выполнения работы
Для выполнения работы каждый студент получает от преподавателя вариант исходных данных (см. раздел 2).
Работа выполняется в два этапа.
Первый этап – расчетно-исследовательский (может быть выполнен вне лаборатории).
Второй этап – экспериментальный (проводится в лаборатории). На этом этапе с помощью одного из пакетов производится моделирование переходных процессов в исследуемой системе для режимов, рассчитанных на первом этапе, и осуществляется проверка точности теоретических методов.
Необходимый теоретический материал изложен в разделе 4; в разделе 5 приведены контрольные вопросы.