книги из ГПНТБ / Теория автоматического регулирования и управления учеб. пособие
.pdfа в т о м а т и ч е с к и й п о т е н ц и о м е т р П С Р 1 -0 6
а п *
Рис.87
|
- |
п о - |
Переключатель ПЗ осуществляет переключение реохорда |
||
ээдачтика /? jr |
2 питания |
переменным напряжением в режи |
ме автоматического регулирования на питание от гальвани - ческой батареи, при использовании автоколебаний измери - тельной системы.
Переключатель ПА служит для отключения системы сог - ласования мостовой схемы в режиме снятия статических ха - рактеристик термопары и измерительного моста.
Выключатель ВА служит для включения самописца прибо ра ПСР1-08.
Для измерения необходимых величин при исследовании
системы |
предусмотрены |
клеммы: |
|
||||
1 |
- |
I |
- |
для |
измерения ЭДС |
термопары; |
|
2 |
- 2 |
- |
для |
измерения напряжения с диагонали (АВ) из |
|||
|
|
|
|
мерительного моста; |
|||
3 |
- 3 |
|
- д л я |
снятия |
сигнала |
на осциллограф при иосле - |
|
довании автоколебаний.
Измерение ЭДС термопары и напряжения с диагонали (АБ) моста осуществляется потенциометрам постоянного тока типа
"ПП".
Наблюдение колебаний выходной оси редуктора и измере ние частоты автоколебаний системы автоматического измере - вия температуры осуществляется осциллографом типа CI-I8 или
0-1-4.
|
|
З а д а н и о |
|
|
|
1. Снять статические характеристики: а) термопары |
|||
£* - J5 ( в ис ); |
б) |
измерительного моста UAB= £ ( E X), |
||
где |
- |
ЭДС |
термопары; |
' |
|
О С - |
температура воздуха |
в камере;. |
|
”напряжение с диагонали АВ моста.
2.Построить графин статической характеристики термо
пары.
|
3. Произвести градуировку шкалы прибора iICPI-08 в гра |
|
дусах Цельсия и построить зависимость |
Q’C |
|
где |
Ejf - показания прибора ПСР1-0Б / |
в милливольтах/. |
|
4. Экспериментально определить параметры автоколеба - |
|
ний |
системы автоматического измерения |
температуры для трех |
|
- |
H I - |
значений |
коэффициента |
усиления усилителя УМ-109. |
5. |
Экспериментально определить параметры автоколеба |
|
ний системы автоматического регулирования температуры при максимальном значении коэффициента усиления усилителя УМ249И и значении Ку < Ккр усилителя УМ-109.
6. Рассчитать по методу гольдфарба параметры автоко лебаний системы автоматического измерения температуры для коэффициента усиления усилителя УМ-109, заданного препода
вателем. |
Полученные результаты |
сравнить с эксперименталь |
ными пЛ задания. |
|
|
7. Сделать анализ полученных результатов исследования |
||
системы, |
в котором должны быть освещены вопросы: |
|
а) |
анализ экспериментально полученных статических ха |
|
рактеристик; |
|
|
б) |
анализ формы кривой автоколебаний системы автомати |
|
ческого |
измерения температуры с |
точки зрения соответствия с |
теоретической дЯя данного нелинейного элемента.
в) объяснение физических процессов, протекающих в си - стеме с данный нелинейным элементом и являвшихся причиной
возникновения автоколебаний; |
|
|
|
|
|
||||
|
|
г) влияние коэффициента усиления |
линейной |
части оисте- |
|||||
ми на |
возникновение |
и параметры автоколебаний* |
|
|
|||||
|
|
Порядок |
выполнения |
работы |
|
|
|||
1. |
Перед включением |
системы общим выключателем "сеть" про - |
|||||||
верить положение |
преключателей |
: Bj, |
Bg, Bg и В^( должны |
||||||
быть |
выключены); |
переключатель IIj |
-в |
положении "нейтраль |
|||||
но"; |
переключатель |
П?- в положении "Автомат"; |
переключатель |
||||||
П3 |
- |
в положении " |
^ 6 ,3 в " ; переключатель |
- в положении |
|||||
"Включено". |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
Примечание: Золи не оговорено указывающей надписью, то |
|||||||
положение выключателя вверх и вправо - |
включено, вниз |
и вле |
|||||||
во |
- |
выключено. |
|
|
|
|
|
|
|
2. |
Рукояткой задатчика температуры |
"ЗТ" по указателю |
задатчика |
||||||
на шкале прибора ПСР1-08 установить минимально возможную температуру.
3. Включить выключатель "Сеть" и выключатель прибора ПСН-08.
112 -
Коэффициент усиления усилителя УМ-249И установить а сред нее положение.
д. После прогрева электронных усилителей система автомати ческого регулирования температуры должна автоматически закрыть (если в момент включения был от;срыт) канал горяче го воздуха. Контроль осуществляется по положению сектора заслонки. После закрытия канала горячего воздуха Пьреклю - чатель П2 перевести в положение "Ручное".
5. Проверить работоспособность прибора IICPI-08, для чего нажать на кнопку "контроль". При этом стрелка указателя прибора должна переместиться к началу шкалы и после отпу - скания кнопки, если прибор исправен, вернуться в первона - чал'ное положение.
6. Включить выключатели В^, |
и Вд нагрет,теля |
и турбовен |
||
тиляторов. |
|
|
|
|
7. По пункту I задания: |
|
|
||
1. |
Переключатель |
установить в положение |
"Выключено". |
|
2. |
Подключить к клеймам 1-1 потенциометр постоянного |
|||
|
тока типа НП ( в дальнейшем ПО) и замерить ЭДС тер |
|||
|
мопары, |
|
|
|
3. Подключить к клеммам к-2 НП и замерить |
напряжение |
|||
|
на выходе измерительного моста. |
|
||
Примечание: Так как одна из клемм 1-1 соединена нако - |
||||
ротко с |
одной клеммой |
2-2, то |
при совпадении полярности из |
|
меряемых напряжений переключение провода, подключенного к этим клеммам, при переходе с клеим 1-1 на клеммы 2-2 необя зательно.
ft. Переключателем llj открыть канал горячего воздуха на величину, обеспечивавшую не менее лести точек изме рения, считая первой точкой полное закрытие канала горячего воздуха, а шестой - полное открытие канала горячего воздуха;
5. Повторить пункты б и в .
Примечание: I . Температура воздуха в камере измеряется ртутным термометром. 2. Измерение производить нос; з установ ления новой температуры в результате открытия канала горяче го воздуха.
- щ -
Результаты измерений свести в таблицу 8 .1 .
Таблица 8 .1.
О Х |
•1 |
Е. М
и№ [мы _______
По пункту 5 задания:
1. Переключателем flj закрыть канал горячего воздуха. После установления в камере температуры окружающей среды, переключатель Пбустановить в положение "Включено".
2. Коэффициент усиления усилителя УМ-109 установить в положение Ку < Ккр.
3. Записать в таблицу 8.2 показание прибора ПСР1-08 в милливольтах и показание ртутного термометра в гра дусах Цельсия.
Таблица 8 ,2 .
Б'* [мЫ
в° с
k.йереключателем П1 открыть канал горячего воздуха на величину, обеспечивающую не менее шести точек изме рения до полного открытия канала горячего воздуха.
После установления температуры в камере записать в таблицу 8.2 показания ПСР1-08 и ртутного термометра. Повторить пункт "г’! до полного открытия канала горя
|
чего воздуха. |
|
|
5. |
Закрыть канал горячего воздуха. |
||
6. |
Построить зависимость |
Q*C |
Ек). |
По п у н к т у 4 задания: |
|
|
|
l . |
- Установить задатчиком температура температуру 30-35° |
||
|
(по характеристике е |
г -£ (£ '»)]. |
|
2. |
Переключатель Л2 перевести |
в положение “автомат” . |
|
о
После установления |
заданной температуры переключатель П2 |
|
снов? перевести в положение "ручное1'. |
|
|
3. Подключить к клеммам 3-3 осциллограф. |
|
|
4. Установить |
коэффициент усилении усилителя УМ-109 |
|
Ку Ккр |
и определить период автоколебаний в ли |
|
нейных единицах. Используя масштаб развертки |
ос - |
|
циллографз, определить частоту автоколебаний |
в |
|
герцах и в |
рад/сек. |
|
5.Включить самописец и записать амплитуду автоколе баний в делениях шкалы автоматического потенцио - метра, Учитывая, что одно деление шкалы соответст вует 3,15° поворота оси редуктора, определить амп литуду автоколебаний выходной оси редуктора.
Пункты "г" |
и "д" выполнить не менее чем для 3-х коэф |
||||
фициентов усиления усилителя УМ-109. |
|
||||
По пункту 5 задания: |
|
|
|
||
1. |
Переключатель |
поставить в положение |
"Включено". |
||
|
Коэффициент усиления усилителя УМ-109 установить |
||||
|
меньше критического, а коэффициент усиления усили |
||||
|
теля УМ-249 И на максимальное значение. Переключа |
||||
|
тель П2 |
установить в положение "Автомат". |
|||
2. Установить задатчиком значение температуры в преде |
|||||
|
лах 30 - |
35°С. После |
автоматического |
установления |
|
|
заданной |
теыператры |
и возникновения |
автоколеба |
|
|
ний включить самописец. После 2-3 полных колебаний, |
||||
|
не выключая самописца, увеличить заданную темпера |
||||
|
туру на |
Ю°С и записать переходный процесс , завер |
|||
|
шающийся 2-3 периодами автоколебаний относительно |
||||
|
нового установившегося значения. Выключить самопи- |
||||
_ |
сец. |
|
|
|
|
3. |
Используя график |
Q0C * ji(E x ) , определить ампли |
|||
|
туду автоколебаний температуры в камере. Учитывая, |
||||
что скорость движения диаграммной ленты 0,081см/сек,
определить частоту автоколебаний в герцах и в * рад/сек.
Д.О. ПУНКТУ 6 аацрция;
I . Написать в общем виде передаточные функции элемен тов системы.
- 115. -
2. Составить структурную схему системы в целом.
3.Составить структурную схему измерительной части системы для автоколебательного режима и преобразо- v вать ее к виду, обеспечивающему возможность иссле дования ее методом Гольдфарба.
Исходные данные для расчета , статическая характе ристика нелинейного элемента и ее параметры пред -
_ ставлены на рис. 8-8.
Рис. 8-8.
Расчет комплексного экивалентного коэффициента усиле ния нелинейного элемента производить ло формуле
ЩкШ-дШчЫА),
где
гд(А} - -~ (а - 4? sm 2 сх)
(8-9)
b ( A ) = - j f S in г<Ж'
(Л-2, стр. 222).
Данные для расчета АФЧХ линейной части системы:
1. Коэффициент усиления измерительного моста определя ется из экспериментально снятой статической характеристики.
2. Коэффициент усиления двигателя определяется по ста тической характеристике электродвигателя, представленной таблицей 8 .3 .
о
|
|
- |
Л 6 - |
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица |
8 ,3 . |
и у ш |
20 |
40 |
60 |
80 |
100 |
120 |
СО |
14 |
98 |
83 |
100. |
112 |
126 |
рад/сак |
3. Коэффициент усиления усилителя определяется из х рактеристики (рис. 8 -9), где % - .угол поворота оси рези стора.
%[spaa]
Рис. 8-9,
4-. Коэффициент усиления реохорда определяется из ста тической характеристики, представленной таблицей 8 .4 .
|
|
|
|
|
Таблица 8 .4 . |
||
/'рад./ |
0 |
~ т |
0,98 |
1,53 |
2,1 |
] |
|
0,4 |
| |
||||||
up / W |
0 |
2,0 |
j |
4,7 |
7,3 |
10,1 |
] |
|
|
|
|
|
|
■ |
|
|
|
|
- 117 |
- |
|
|
где |
CX - |
# |
|
выходной оси |
j |
|
угол поворота |
редуктора, |
|||||
|
Up - |
напряжение |
на |
реохорде. |
|
|
|
5. Передаточное |
число редуктора |
i = 137. |
|||
|
6. Постоянная времени механизма |
прибора ПСР1-08 при |
||||
ведена к валу двигателя |
Т |
= 0,22 |
сек. |
|||
|
|
Контрольные |
вопросы |
|
||
1. Какие статические характеристики |
называют несуществен |
|||||
но |
нелинейными и почему? |
|
|
|
||
2. Что представляют собой существенно нелинейные характери стики? Начертите существенно нелинейные характеристики из вестных Вам звеньев.
3. В чем заключается гипотеза фильтра?
4. В чем суть гармонической линеаризации?
5. Напишите формулы для получения коэффициентов гармониче ской линеаризации.
6. В чем отличие формулы (8-5) для четных и нечетных суще ственно нелинейных характеристик и неоднозначных характе - ристик?
7. Как определить устойчивость автоколебаний в данной точ ке?
8. Как влияют на параметры автоколебаний коэффициенты уси ления линейной части системы?
Ли т е р а т у р а
1.Под ред. А.В.Нетушила. Теория автоматического управле -
ния, ч.П. М., 1972.
2. А.А.Воронов. Основы теории автоматического управления.
ч.П. И .-Л ., 1966.
3. Ми-036-61. Потенциометры автоматические, показывающие, са’мопишущие и регулирующие с ленточной диаграммой. Описание и инструкция по монтажу и обслуживанию.
- 118 -
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №9
ИССЛЕДОВАНИЕ НЕЛИНЕЙНОЙ СИС'ШЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО
РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ
Целью работы является приобретение навыков в экспери - ментальном и графоаналитическом исследовании нелинейных систем методом гармонического баланса. Ознакомление с воз можностями и экономической целесообразностью использования вычислительной техники в расчетах систем автоматического уп равления. Проведение исследований на промышленном двухпозиционвом регуляторе ЩУ-12 о электронным потенциометром ЭПД-12 в комплекте с моделью электрической печи сопротивления, ко - торая выполняет функцию регулируемого объекта.
Теоретическое введение
Функциональная блок-схема исследуемой система на базе промышленного двухпозйционного регулятора температуры (ЩУ-12 с электронным потенциометром ЗПД-12, описание схемы и прин
ципа работы которых приведены в приложении |
I) |
в комплекте |
о моделью объекта регулирования представлена |
на |
рис. 9-f. |
На функциональной блок-схеме введены следующие обозна чения:
Тп - температура печи;
в- э .д .с . термопары;
ш- входное напряжение вибрационного преоб разователя;
входное напряжение лампового усилителя;
' )