Федеральное агентство по образованию

(РОСОБРАЗОВАНИЕ)

Пензенская государственная технологическая академия

Институт промышленных технологий

СИСТЕМА

ОТКРЫТОГО

ОБРАЗОВАНИЯ

Технологические процессы и производства

ИДЕНТИФИКАЦИЯ ОБЪЕКТОВ РЕГУЛИРОВАНИЯ

Учебно-методическое пособие по выполнению самостоятельных работ для студентов специальности 220301 “Автоматизация технологических процессов”

Пенза 2008

УДК. 658.5.011.56

Рецензент: Ведущий инженер Пензенского Конструкторского Бюро Моделирования (ПКБМ) Л.М. Гордеева

.

Идентификация объектов регулирования: учебно-метод. пособие по выполн. сам. работ; Под общ. ред. д.т.н., проф. И.А. Прошина – Пенза: Изд-во Пенз. гос. технол. акад., 2008. – c

Цель пособия — дать будущим специалистам знания в области определения свойств технологических объектов экспериментальным путём.

Рассматриваются общие вопросы подготовки и проведения эксперимента на действующем объекте для получения временных характеристик, указываются задачи первичной обработки экспериментальной информации. Особое внимание уделяется аппроксимации объектов для определения их свойств в численном выражении для последующего нахождения оптимальных значений настроечных параметров регуляторов. Акцентируется внимание на методах аппроксимации объектов по экспериментально полученным кривым разгона, определении порядка и передаточной функции объекта

Содержание учебно-методического пособия по выполнению самостоятельных работ соответствует программе по дисциплине «Технологические процессы и производства» специальности 220301.

Учебно-методическое пособие рекомендовано методическим советом Пензенской государственной технологической академии для использования в учебном процессе.

УДК 658.5.011.56

ББК 32.965

6Ф6.5

© Пензенская государственная технологическая академия, 2008

Введение

В инженерной практике свойства промышленных объектов (химические реакторы, ректификационные колонны, абсорберы и др.) обычно выявляют экспериментальным путем. С этой целью технологический объект оснащают аппаратурой для нанесения входных типовых возмущений и определения его ответной реакции во времени. При этом предусматривают: планирование и подготовку эксперимента, проведение эксперимента с целью нахождения временных или частотных характеристик и обработку полученных экспериментальных зависимостей.

Глава 1

Теоретические аспекты экспериментального определения свойств объекта

1. Определение временных характеристик

Снятие временных характеристик проводят на реальном объекте, оснащенном аппаратурой в соответствии со схемой, приведенной на рисунке 1. Все измерительные преобразователи и исполнительные устройства обычно относят к объекту. Быстродействие всех элементов используемой аппаратуры в целом должно значительно превышать быстродействие объекта.

Для снятия временных характеристик объект исследования приводят в равновесное состояние, а затем с помощью панели дистанционного управления и исполнительного устройства наносят на вход объекта возмущающее воздействие известной формы (ступенчатое или импульсное). Реакция объекта на это возмущение (кривая разгона или импульсная характеристика) регистрируется в координатах: выходная величина — время.

Снятие кривой разгона предусматривает нанесение на объект ступенчатого возмущения путем энергичного изменения степени открытия проходного сечения регулирующего органа; при этом отмечают величину и момент нанесения возмущения. Изменение выходной величины регистрируют до тех пор, пока объект не примет нового установившегося значения (объект устойчивый) или пока скорость изменения выходной величины не станет постоянной (объект нейтральный).

Рисунок 1 – Схема установки аппаратуры для определения временных (или частотных) характеристик объекта:

1 – панель дистанционного управления (или генератор гармонических колебаний); 2 – исполнительное устройство; 3 – исследуемый объект; 4, 6 – измерительные преобразователи выходной и входной величин соответственно; 5 – вторичный регистрирующий прибор

Кривые разгона обычно определяют на действующем (находящемся в промышленной эксплуатации) объекте, изменяя его входную величину на несколько процентов. Использование такого сравнительно небольшого возмущения обусловлено тем, что реакция объекта не должна выходить за пределы ограничений, установленных технологическими соображениями.

Снятие импульсной характеристики предусматривает нанесение на объект импульсного возмущения последовательного в виде двух ступенчатых возмущений, равных по величине, но противоположных по направлению, с интервалом по времени Δt. Изменение выходной величины регистрируется до тех пор, пока скорость ее изменения не станет равной нулю. При этом выходная величина может принять то же значение, что и до нанесения возмущения (устойчивый объект) или другое значение (нейтральный объект).

Импульсную переходную характеристику снимают в случае, если продолжительное ступенчатое возмущение приводит к нарушению нормального режима работы объекта, вследствие отклонения регулируемой величины от допустимых значений.

Если объект имеет несколько входных величин, то во время снятия временных характеристик по определенному каналу необходимо следить за постоянством остальных величин, поскольку их изменение может привести к дополнительному нежелательному изменению интересующей нас выходной технологической величины.