Описание лабораторной установки.

Лабораторная установка работает в автоматическом режиме. При этом управление исполнительным механизмом осуществляется от регулятора.

В качестве объекта регулирования в лабораторной установке используется резервуар, в который поступает вода из водопроводной сети. Возмущающее воздействие (расход воды) создается самотеком в систему водоотведения. При этих условиях объект регулирования является астатическим звеном (без самовыравнивания) и может быть представлена интегрируемым звеном. Так как исполнительный механизм открывает и закрывает клапан не мгновенно, то система имеет запаздывание.

Основным динамическим параметром объекта без самовыравнивания является его постоянная времени, характер времени, в течении которого произойдет единичное изменение регулируемой величины при единичном регулирующем воздействии.

Если использовать унифицированную статическую характеристику регулятора (рис.2.), то постоянную времени объекта можно определить из соотношения:

(2)

где – 50% хода регулирующего органа;

Н – уровень жидкости, (мм);

– скорость изменения регулируемой величины (мм/с)

В системе двухпозиционное регулирования имеет место колебательный незатухающий переходной процесс, при котором регулируемая величина колеблется около заданного значения (Рис.10).

Рис.10. График переходного процесса

На рис.11. приведен график изменения отклонения Х регулируемой величины от заданного значения (кривая переходного процесса). Из этой кривой могут быть получены показатели качества двухпозиционного регулирования:

Рис.11. Реальное регулирующее воздействие

Х_а – амплитуда автоколебаний регулируемой величины;

Х_ср – установившееся отклонение среднего значения регулируемой величины от заданного;

Т_а – период автоколебаний регулируемой величины.

При наличии запоздания в системе, отклонение регулирующей величины от заданного значения выходит за пределы неоднозначности регулятора.

План работы.

1. Ознакомиться с конструкцией и расположением оборудования и органов его управления на лабораторной установке.

2. В присутствии преподавателя включить установку.

а) включить прибор САУ–М6 переключателем SA1в положение S1;

в) открыть до упора водопроводный кран; для поступления жидкости в резервуар, при этом кран самослива должен быть закрыт;

г) когда на приборе САУ–М6 загорится индикация “1 уровень” говорящая о том, что жидкость достигла данного уровня, открыть кран самослива до рекомендованной риски.

3. Произвести наблюдения за работой регулятора, не допуская перелива воды из резервуара.

4. Данные наблюдения занести в таблицу 1.

Таблица 1

№ периода автоколебания регулируемой величины	, (мм)	, (мм)
1
2
…
N

5. Вычислить заданное значение уровня:

(3)

Нmin – минимальный уровень воды в момент открытия клапана

Нmax – максимальный уровень воды в момент закрытия клапана

По данным опыта построить статическую характеристику регулятора (рис.1). Определить зону нечувствительности регулятора?

2= Н max – Нmin

6. Определить время запаздывания в системе. Для этого с помощью секундомера необходимо измерить промежуток времени от момента подачи сигнала “закрыть”(загорание зеленого светодиода на приборе САУ-М6 )до момента закрытия клапана (прекращение подачи воды)– .

Время запаздывания системы:

(4)

7. Определить постоянную времени объекта при открытом регулирующем клапане (при регулирующем воздействии):

а) в момент, когда двух проходной кран будет полностью открыт (загорание красного светодиода на РО), переключатель SA1 поставить в положение S2, при этом кран самослива должен быть открыт на указанную риску;

б) При выполнении выше указанных операций, необходимо определить интервал времени (с), в течении которого уровень воды изменится (повысится) на мм;

в) Определить скорость изменения уровня

(5)

г) Определить постоянную времени регулирования

(6)

8. Определить постоянную времени объекта при закрытом регулирующем клапане (при возмущающем воздействии). Вода в баке на уровне Нmax:

а) в момент, когда двух проходной кран будет закрыт, переключатель SA1 поставить в положение S2, при этом кран самослива должен быть открыт на рекомендованную риску;

б) При выполнении выше указанных операций, необходимо определить интервал времени (с), в течении которого уровень воды изменится (понизится) на мм;

в) Определить скорость изменения уровня

(7)

г) Определить постоянную времени регулирования

(8)

9. Переключатель SA1 поставить в положение S1 и открыть кран самослива до рекомендованной риски. Снять 2 – 3 периода переходного процесса при двухпозиционном регулировании, измеряя значения уровня через интервал времени 10 с.

Данные занести в таблицу 2.

Таблица 2

t, с	0	10	20	30	40	и т.д.
Н, мм
, мм

В отчете по данным таблицы 2 построить кривую переходного процесса (рис.10) и определить показатели качества регулирования .

Вычислить показатели качества по формулам:

(9)

(10)

10. Последовательность выключения установки:

а) в момент, когда двух проходной кран будет открыт(горит красный светодиод на РО), отключить прибор САУ – 6М переключателем SA1;

б) закрыть до упора водопроводный кран;

Контрольные вопросы

1. Какое регулирование называется позиционным?

2. Какой вид имеет статическая характеристика двухпозиционного регулятора с зоной нечувствительности 2 и без зоны нечувствительности, какую информацию она содержит?

3. Объясните конструкцию и принцип действия регулятора САУ – 6М.

4. Какая причина приводит к появлению запаздыванию в системе регулирования и как определить время запаздывания?

5. Что произойдет, если в качестве объекта регулирования использовать не жидкости, а эмульсию?

6. Какие датчики уровня используются и для чего они служат? Приведите примеры жидкости, для которой могут использоваться данные датчики.

7. Какими показателями характеризуется качество двухпозиционного регулирования и как определить эти показатели из кривой переходного процесса?

8. Используя формулы 9 и 10 и полученные экспериментальные данные, сделать вывод о влиянии зоны неоднозначности регулятора на показатели качества регулирования?

9. Как влияет время запаздывания в системе на показатели качества регулирования?