2. Порядок виконання лабораторної роботи.

2.1. Провести аналіз процесу нагрівання рідини, як об'єкту управління. Обґрунтувати вибір вихідних змінних, параметрів, що регулюють процес та дій, що збуджують.

2.2. Побудувати математичну модель АСР теплообмінного апарату.

2.3. Провести моделювання побудованої АСР в програмі MATLAB.

2.3.1. Для побудови схеми моделювання досліджуваної АСР в прикладному додатку Simulink (додаток, орієнтований на моделювання динамічних систем з використанням функціональних блоків) необхідно визначити параметри констант та створити М-файл:

У цьому файлі описуються всі задані константи, а також початкові значення, знайдені з моделей статики.

2.3.2. Використовуючи бібліотеку блоків Simulink, зібрати схему моделювання, яка представлена на рисунку 3.5.

Рис. 3.5. Структурна схема моделювання об’єкту управління

Для отримання кривої розгону теплообмінника необхідно здійснити ступінчасту зміну (на 10%) витрати гріючої пари.

Рис. 3.6. Крива розгону теплообмінного апарату

Створений об'єкт необхідно замаскувати в підсистему:

Рис. 3.7. Маскована підсистема «Об’єкт»

Вхід «Vozm» необхідний для подачі збурення. На вхід «mp» поступає сигнал від виконавчого пристрою, який змінює витрату зігрівальної пари. Вихід «T» служить для передачі сигналу вихідного параметра (температури) в контур регулювання.

2.3.3 Створити моделі ПІ-регулятора, ВП, ПП.

Аналогічно створенню моделі об’єкта, можна створити модель ПІ-регулятора і замаскувати в підсистему «ПІ-Регулятор»:

Рис. 3.8. Маскована підсистема «ПІ-Регулятор»

В схемі моделювання, яка наведена на рисунку 3.8 блоки: «k» – для множення помилки регулювання на коефіцієнт підсилення; «Ti» – для обліку часу інтегрування; «Обмежувач» – необхідний для запобігання виходу значення величини управляючої дії за допустимі межі (0...1); «Integrator» – необхідний для задавання початкової регулюючої дії, яка дорівнює нулю.

Структурна схема моделювання виконавчого пристрою представлена на рисунку 3.9.

Рис. 3.9. Модель виконавчого пристрою

Вихідний сигнал ВП – нова витрата гріючої пари в змійовику при уточненій (новій) ступені відкриття регулюючого органу А.

Модель первинного перетворювача можна реалізувати за допомогою функцій блоку «Fcn».

2.3.4 Створення моделі АСР температури.

Після створення всіх підсистем, необхідно об'єднати їх відповідно до структурної схеми АСР температури (рис. 3.2).

Рис. 3.11. Структурна схема моделювання АСР температури

Процес моделювання необхідно проводити в інтервалі часу від 0 до 1200 с. В результаті можна отримати наступні графіки перехідного процесу при настройках регулятора і (рис. 3.11):

Рис. 3.11. Результати моделювання АСР температури рідини в теплообмінному апараті

2.4. Провести аналіз якості регулювання в розрахованій АСР за графіками перехідних процесів при різних значеннях параметрів настроювань регулятора. Визначити наступні показники якості: час регулювання , час встановлення , коливальність (число коливань на протязі ), похибка системи у сталому режимі, перерегулювання .