3 Порядок виконання роботи
Виконання лабораторної роботи складається з таких етапів:
– підготовки до виконання лабораторної роботи;
– проведення активного експерименту на електричній печі;
– проведення ідентифікації структурної і параметричної;
– проведення комп’ютерного експерименту і оцінка адекватності моделі;
– оформлення звіту і захист лабораторної роботи.
3.1 Підготовка до виконання лабораторної роботи
3.1.1 Вивчити загальні положення методичних вказівок, зокрема питання, що стосуються ідентифікації.
3.1.2 Накреслити в звіті загальну схему процесу ідентифікації за зразком
рис. 2 з відповідними коментарями.
3.1.3 Ознайомитись з лабораторною установкою.
3.1.4 Накреслити в звіті блок-схему лабораторної установки з методичних вказівок (рис.3).
3.1.5 Надготувати таблицю «час – температура» для оформлення результатів активного експерименту.
9
3.2 Проведення активного експерименту на електричній печі
3.2.1 Перевірити положення ручки ЛАТРа – воно повинно знаходитися на нулі, тобто в крайньому лівому положенні.
3.2.2 Увімкнути напругу живлення лабораторної установки і зафіксувати на вторинному приладі температуру навколишнього середовища.
3.2.3 Занести в таблицю експерименту першу точку: «час – 0 хв., температура – температура навколишнього середовища». Це і є початкові умови активного експерименту.
3.2.4 Приготувати секундомір і почати експеримент різким поворотом ручки ЛАТРу за завданнем викладача до заданої напруги (за вольтметром) або до упору. Напруга вольтметра і буда визначати величину стрибка вхідного сигналу.
3.2.5 Через 0,5 хв. після подачі стрибка зафіксувати першу точку (фактично другу точку в таблиці після початкових умов) кривої відгуку у(t) (температуру об'єкта). Зняти ще 29 точок з інтервалом 0,5 хв., ретельно міряючи значення температури в кожній з них і заповнюючи таблицю експерименту. За 15-17 хвилин крива відгуку повинна досягти свого асимптотичного значення, тобто такого стану, коли показники останніх вимірів будуть майже не відрізнятися одне від одного. Якщо це не відбудеться, треба продовжити експеримент на 3-4 хвилини.
3.1.6 Виміри закінчити, стрибок не знімати. Вимкнути живлення лабораторної установки і повернути ЛАТР в нульове положення.
3.3 Проведення структурної і параметричної ідентифікації
3.3.1 Накреслити криву відгуку електричної печі за даними таблиці експерименту в координатах «температура – час» у відповідному масштабі. В зв’язку з тим, що при ідентифікації буде застосований графоаналітичний метод, графік треба виконати ретельно на цілу сторінку звіту. На кривій позначити асимптоту і величину стрибка вхідної напруги (згідно з п.3.2.4).
3.3.2 За зовнішнім виглядом кривої відгуку провести так звану типову структурну ідентифікацію, тобто порівняти криву відгуку з перехідними характеристиками типових динамічних ланок з атласу перехідних характеристик. У даному випадку це краще зробити з таблиці 1 методичних вказівок [3]. Переконатись, що структурою моделі електричної печі може бути передаточна функція (4), тобто послідовно з’єднані дві типові динамічні ланки – аперіодична і запізню вальна.
3.3.3 Здійснити процедуру параметричної ідентифікації моделі; в даному випадку знайти числові значення параметрів k , Т ,τ, що входять у передаточну функцію (4).
Коефіцієнт передачі k визначають як статичну характеристику за формулою
,
10
де в чисельнику треба поставити різницю асимптотичної (кінцевої) температури и температури навколишнього середовища (початкові умови), а в знаменнику – стрибок напруги ЛАТРа. Коефіцієнт передачі в даному випадку має розмірність [оС/В].
3.3.4 Визначення динамічних параметрів Т ,τ проводиться за графоаналітичним методом Ормана, алгоритм якого наведений вище в пп.1.2.1 – 1.2.3 Для цього спочатку треба здійснити процедуру нормалізації кривої відгуку: на графіку кривої відгуку провести паралельно осі температури вісь з шкалою від 0 до 1. Нулем позначають початкові умови (температуру навколишнього середовища, а одиницею – асимптотичне (найбільше) значення температури. Цю вісь розбивають на 10 ділянок з позначками 0.1, 0.2 … і т.д.
3.3.5 На нормалізованій осі позначають точки 0.33 і 0.7, за якими вздовне кривої відгуку визначають моменти часу t1 і t2. Згідно з п 1.2.3 обчислюють конкретні значення τ і Т за формулами (5) і (6). У разі необхідності перевіряють результати за формулами (7) і (8).
3.3.6 Записують кінцевий результат ідентифікації у вигляді передаточної функції (4) з отриманими чисельними значеннями k , Т ,τ. Модель побудована.