ФВТ (КХТП) / Материалы для КХТП - 2002 / 5_course / 1semester / АСР-ТАУ (Дубровский) / OTCHET
.DOCЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 4
Исследование двухпозиционных систем регулирования
Цель работы: Изучение динамики двухпозиционных систем и нахождения параметров настройки.
Описсание лабораторной установки:
1.напорный бак
2.вентиль регулирующий
3.роаметр
4.термометр ртутный
5.мешалка
6.объект
7.нагреватель электрический
8.термопара
9.регулирующая система
10.блок управления
11.бак.
Описание эксперемента.
Вода поступает в объект через вентиль 2, до определенного уровня выше которого она подняться не может(т.к. “лишняя вода” будет переливаться в бак 11 и далее насосом подается в напорный бак). Включаем КСП4. Через блок управления задаем требуемую температуру воды на выходе из аппарата. Т.о. на КСП4 будет получена линия перехода системы из одного состояния к другому(кривая разгона).
Схема установки
Методика определения шкалы ротаметра.
Для определения шкалы ротаметра необходимо иметь: мерный сосуд и секундомер.
Методика.
Устанавливают поплавок ротаметра на определенное деление. Затем с помощью мерного сосуда и секундомера определяют количество подающейся воды за единицу времени. Повторяют этот опыт три раза и рассчитывается среднее значение подаваемого количества воды за единицу времени. Проделываем то же самое для других делений шкалы. По экспериментальным данным строится график расхода воды от деления шкалы.
Таким образом устанавливают соответствие между делениями шкалы и расходом воды.
Графоаналитический метод.
|
t, сек |
Q, o C |
Q |
|
0 |
0 |
0 |
|
100 |
1.06 |
0.33 |
|
200 |
1.63 |
0.54 |
|
300 |
2.21 |
0.70 |
|
400 |
2.59 |
0.82 |
|
500 |
2.69 |
0.84 |
|
600 |
3.17 |
1.00 |
Тоб=132 сек ; Та=108 сек ; Та/Тоб=0.82 ;
Т1/Тоб=0.708 Т1=93.5; Т2/Тоб=0.116; Т2=15.4;
Н(t)=Hmax- T1 * exp(-t/T1) / (T1-T2) + T2 * exp(-t/T2) / (T1-T2) ;
H(t)=1 - 1.2 * exp(-t * 0.010) + 0.2 * exp(-t * 0.065)
Метод Симою ( метод асимптот ).
|
t, cek |
H(t) |
Hmax-H(t)= =a |
lga
|
c1*exp(-*t) |
Hmax-H(t)- c1*exp(-*t)=b |
lgb |
|
0 |
0 |
1.00 |
0.00 |
0 |
1 |
0 |
|
57.6 |
0.23 |
0.77 |
-0.11 |
0.70 |
0.07 |
-1.15 |
|
115.2 |
0.41 |
0.59 |
-0.23 |
0.62 |
-0.03 |
-1.52 |
|
172.8 |
0.50 |
0.50 |
-0.30 |
0.43 |
0.07 |
-1.15 |
|
230.4 |
0.62 |
0.38 |
-0.42 |
0.30 |
0.08 |
-1.10 |
|
288.0 |
0.71 |
0.29 |
-0.54 |
0.21 |
0.08 |
-1.10 |
|
345.6 |
0.79 |
0.21 |
-0.68 |
0.15 |
0.06 |
-1.22 |
|
403.2 |
0.87 |
0.13 |
-0.88 |
0.10 |
0.03 |
-1.52 |
|
460.8 |
0.94 |
0.06 |
-1.22 |
0.07 |
-0.01 |
-2.00 |
|
518.4 |
0.98 |
0.02 |
-1.70 |
0.05 |
-0.03 |
-1.52 |
|
576.0 |
1.00 |
0.00 |
--- |
0.03 |
-0.03 |
-1.52 |
1=lgc1 / (0.434 * t1) ; 2=lgc2 / (0.434 * t2) ;
H(t)=Hmax-c1 * exp(-1 * t) + c2 * exp(-2 * t) ;
1= 0.09 / (0.434 * 40) = 0.0052; c1 = 1.23;
2 = 0.1 / (0.434 * 30) = 0.0077; c2 = 1.23;
H(t) = 1 - 1.23 * exp(-0.0052 * t) + 1.23 * exp(-0.0077 * t );
Сравнительная характеристика методов расчета параметров настройки регулятора
|
t, сек
|
Экпертимен- тальные данные |
Графоанали-тический метод |
Метод Симою |
МНК |
|
0.0 |
0.00 |
0.00 |
1.00 |
0.00 |
|
57.6 |
0.23 |
0.24 |
0.82 |
0.19 |
|
115.2 |
0.41 |
0.42 |
0.76 |
0.37 |
|
172.8 |
0.50 |
0.56 |
0.76 |
0.53 |
|
230.4 |
0.62 |
0.67 |
0.78 |
0.65 |
|
288.0 |
0.71 |
0.75 |
0.81 |
0.75 |
|
354.6 |
0.79 |
0.81 |
0.85 |
0.82 |
|
403.2 |
0.87 |
0.86 |
0.88 |
0.87 |
|
460.8 |
0.94 |
0.90 |
0.90 |
0.90 |
|
518.4 |
0.98 |
0.92 |
0.93 |
0.93 |
|
576.0 |
1.00 |
0.94 |
0.95 |
0.95 |
Расчет одноконтурной автоматической системы регулирования.
+1
-1
Ступенчатое возмущение
1
_ 156.25*P+1
58.3*P+1
_ 105.5*P+1 EXP(-75*p)
ПИ-
регулятор
рис. 1: Схема
Таблица звеньев
|
N |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
|
код |
12 |
6 |
9 |
2 |
7 |
13 |
|
N-0входа |
0 |
6 |
1 |
3 |
4 |
5 |
|
N-0входа |
0 |
0 |
2 |
0 |
0 |
0 |
|
N-0вых. |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
Таблица данных
|
Д1 |
1 |
1.97 |
1 |
1 |
1 |
75 |
|
Д2 |
0 |
159.07 |
-1 |
156.25 |
58.3 |
0 |
|
Д3 |
0 |
0 |
0 |
0 |
105.3 |
0 |
1. Метод расширенных частотных характеристик.
рис.
2 Kp.max=1.64 So.max=0.0128
Kp.опт=1.97 So.опт=0.0124 Tи=157.07
Кривая
регулирования имеет следующий вид.
Максимальная амплитуда: А=0.379, интегральный
квадратичный критерий: I=21.5,
степень
затухания: 0.75. В данном графике прогнута
ось времени. это результат неправильного
выбора времени изодрома. А=0.379,
I=21.5, 0.75.
рис. 3
Метод Циглера-Никольса
М I=36.97,
0.0009 А=0.337
Т=300 сек Кр.критическое=5.3 рис.
4
етод
Циглера-Никольса состоит в замене ПИ
–регулятора на П-регулятор и с помощью
изменения Kp,
добиваються незатухающих гармонических
колебаний.
Полученное т.о. Кр есть
Кр.критическое (смотри
рисунок 3).
Затем производят обратную замену
П-регулятора на ПИ-регулятор с
Kp=0.45*Kp.критическое
и временем изодрома: Ти=Т/1.2, где Т-период
незатухающих гармонических колебаний
П-регулятора(смотри рисунок 4)
рисунок
4 Кр=2.385,
Ти=250 сек А=0.379,
I=21.5, 0.75. На
кривой регулирования временная ось
прогнута . Это необходимо изменить
путем уменьшения времени изодрома
Ти(смотрите рисунок 5).
рис. 5
Ти=290,
Кр=2.77, I=21.7,
0.75 А=0.379
Сравнительная характеристика методов Р.Ч.Х. и Ц-Н.
-
Р.Ч.Х.
Ц-Н
лучший
A
0,379
0,379
0,379
I
21,5
21,7
21,7
0,75
0,75
0,75
t
1000
1000
1000
Kp
1,97
2,77
2,77
Ти
159.07
190
190
Расчет каскадной автоматической системы регулирования
ступенчатое возмущение +1
2*(58.3+1)
0.5 .
_105*p+1exp(-75)
П-регулятор 2
. 156.25*p+1 exp(-37.5)
+1
ПИ-регулятор
рис. 7 : Основная схема
|
N |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
|
|
||
|
код |
12 |
9 |
7 |
2 |
13 |
14 |
2 |
13 |
|
|
||
|
вход-1 |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
9 |
2 |
7 |
|
|
||
|
вход-2 |
0 |
6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
выход |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
|
|
||
|
Д-1 |
1 |
1 |
2 |
0,5 |
75 |
К |
2 |
37,5 |
|
|
||
|
Д-2 |
0 |
-1 |
58,3 |
105 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
|
||
|
Д3 |
0 |
0 |
156,5 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
|
||
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
||||||||||