Рис. 4.17. Графики переходного процесса
4.3.4 Результаты испытаний замкнутой системы управления
Оценка качества регулирования замкнутой системы проводилась на опытной установке , электрическая схема которой приведена в /13/.
Алгоритм управления был реализован с помощью управляющей ЦВМ. Информация о текущих параметрах регулируемого процесса _ (результаты измерения датчиков, установленных на радиусе R ) выводилась на дисплей. Были реализованы следующие режимы работы системы управления.
1. Переход со стационарного режима на другой достижимый режим. Для этого камера предварительно была выведена на стационарный режим (см. рис. 7.13, 6), кривая 1, соответствующей следующему значению температур:
T |
= 600oC , |
T |
= 650oC , |
T |
= 604oC , |
T |
= 540oC |
1,1 |
1,2 |
|
1,3 |
|
1,4 |
|
Далее скачкообразно было изменено входное воздействие T1,i на |
следующее: |
|
|
|
|
|
|
T2,1 = 650oC , |
T2,2 |
= 700oC , |
T2,3 |
= 650oC , |
T2,4 |
= 600oC |
График входного воздействия приведен на рис. 7.13, б), кривая 11. На рис. 4.13., а) приведены графики рассогласования температуры в
точках установки датчиков.
2. Переход с достижимого режима на недостижимый режим. Для этого скачкообразно было изменено входное воздействие:
T |
= 650oC , |
T = 700oC , |
T = 650oC , |
T = 600oC |
1,1 |
|
1,2 |
1,3 |
1,4 |
(см. рис. 8.14, а) кривая 1). |
|
|
На воздействие T2,1 = 630oC , T2,2 |
= 720oC , T2,3 |
= 500oC , |
T2,4 |
= 400oC . |
|
|
|
График установившегося значения температурного поля приведен на рис. 4.14. б) кривая 11.
На рис. 4.14, а) приведены графики рассогласования температуры в точках установки датчиков.
Стационарное значение; управляющего воздействия при этом равно:
U1 =127, U 2 = 525 , U3 = 0 , U 4 = 0.
4.3.5 Синтез регулятора для управления температурным полем в процессе вытяжки световодов
Вытяжка световодов осуществляется из заготовок, которые имеют различные диаметры D (см. рис. 4.17.). Поэтому динамические
191
характеристики нагревательной камеры с помещенной в нее заготовкой будут различны.
Аналогично предыдущему случаю, построение частотных характеристик проводилось по этапам:
—по алгоритму, приведенному в п. 4.4., были рассчитаны частотные характеристики для η =1,4 ;
—по методике, описанное в п. 4.5. проведены экспериментальные исследования нагревательной камеры с заготовкой. При этом диаметр заготовок выбирался следующим образом:
D1=10mm — соответствует наименьшему диаметру заготовок, на которые рассчитана установка;
D3=40mm — соответствует наибольшему диаметру заготовок, используемых в процессе вытяжки;
D2 =20 mm — диаметр наиболее часто применяемых заготовок. По результатам экспериментальных исследований были уточнены частотные характеристики объекта управления (аналогично п. 4.5).
Синтез регулятора
Синтез регулятора осуществляем по процедуре разработанной в п.8.6 . Выполняя этапы 1-5, определим значение коэффициентов Е1 и n1 для выбранных диаметров заготовок ( см. рис. 4.32 - 4.35):
для D1=10mm: |
20lgE1=20,4; |
E1=10,5; |
n1=103 |
для D2=20mm: |
20lgE1=20,8; |
E1=11,3; |
n1=103 |
для D3=40mm: |
20lgE1=21,6; |
E1=12; |
n1=103. |
На рис. 4.21 (кривая 1) приведён график зависимости коэффициента Е1 от диаметра заготовки. Аппроксимируем полученный график прямой (см. рис. 4.19, прямая 2), уравнение которой будет иметь вид
Е1 =10 + 0,05 D
Передаточная функция блока усиления распределенного высокоточного регулятора может быть записана в виде следующего соотношения.
W1(x) = (10 + 0,05 D) (103 3−1 −10−3 2 ). 10
Выполняя этапы 6-8 процедуры синтеза, определим значения параметров Е4, К2,n4 для выбранных диаметров заготовок. С использованием полученных значений К2, Е4, на рис. 4.19 построены графики К2(D), Е4(D) (кривые 1).
Уравнения прямых, аппроксимирующих полученные графики, имеют вид:
E4 = 0,0168 + 0,0002 D,
K2 = 4,7 + 0,06 D.
Рис. 4.18. Частотные характеристики
Рис. 4.19. Синтез регулятора
Рис. 4.20. Синтез регулятора
Рис. 4.21. Синтез регулятора
Рис. 4.22. Графики Е1, K2, K4
Значение параметра n4 для выбранных значений D равно 103. Окончательно получим следующие передаточные функции для интегрирующего и дифференцирующего звеньев:
W4 |
( X , S ) = (0,0168 + 0,0002 D) ( |
103 −1 |
−10 −3 2 ) |
1 |
, |
|
S |
|
103 |
|
|
197
W 2 ( X , S ) = (4,7 + 0,006 D ) S .
Фотография опытной установки.
Фотография нагревательной камеры опытной установки
Для оценки устойчивости замкнутой системы и определения запасов устойчивости по модулю и по фазе на рис. 9.16 – 8.18 построены линии
среза модуля и фазы разомкнутых систем. Как следует из построенных графиков, замкнутые системы будут устойчивы, а запасы устойчивости по модулю и по фазе не менее заданных.
Полагая, что (103-1)/103≈1, передаточную функцию синтезированного регулятора можно записать в виде
W(X, S) =(10 + 0,05 D)(1−10−3 2 ) + (0,0168+ 0,0002 D) (1−10−3 2 ) S1 +
|
|
(4,7 + 0,06 D) S. |
|
|
|
|
|
|
Преобразуя (4.60.) получим: |
|
|
(4.46) |
|
1 |
[1−10−3 2]+(4,7 +0,06 D) S. |
|
W4 |
(X,S) = 10+0,05 D+(0,0168+0,0002 D) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
S |
(4.61) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 4.23. Графики переходного процесса
