5.Расчет параметров настроек сар с непрерывным регулятором

Разнообразные методы расчета параметров настроек регуляторов позволяют определит параметр идеальных регуляторов, уравнения которых приведены выше. Рассмотрим метод расчета параметров регулятора по переходной характеристике (см.рис.12). Преимущество этого метода в простоте эксперимента и расчета, недостатки – плохая помехозащищенность и малая достоверность начального участка характеристики объекта из-за нечувствительности аппаратуры.

Если закон регулирования известен, то расчет параметров регулятора выполняется для одного выбранного из трех рекомендованных переходных

процессов с использованием экспериментально полученных в работе характеристик k_об ,τ,T (для объектов с самовыравниванием) по выражениям, приведенным в таблице.

Порядок выполнения работы

1. Включиь стенд. Для этого переключатель 14 (см.рис.3) “Включение установки” последовательно по часовой стрелке включить в положение 1,2,3. При этом на световом табло 13 загорятся сигнальные лампы “Установка включена”, “Включен масляный насос”, “Включено ЭМУ”.

2. Установить переключатель 20 ( см.рис.2 и 21 рис.3) рода работ в положение 3.На табло 20 (см.рис.3) засветится лампа “Работа 3”, “Скачок”. В дальнейшем номере в скобках относятся к рис.3, а вне скобок – к рис.2.

3. Выключить нагрузку, для этого тумблер 13 (11) поставить в положение “Выкл.”.Цепь генератора при этом будет выключена.

4. Поставить тумблер 23 (12) положение “Увеличение”, что соответствует его замкнутому состоянию, когда сопротивление 22 закорочено и не оказывает влияния, затем потенциометром 25 (7) “Вход ЭМУ” установить большее значение U_{вх ЭМУ}=U₂.

5. Поставить тумблер 23 (12) в положение “Уменьшение”, что соответствует его разомкнутому состоянию, когда дополнительное сопротивление 22 (10) “Величина скачка” включено, и этим сопротивлением установить меньшее значение U_{вх ЭМУ}=U₁.

6. Включить осциллограф и переключатели (15,18) поставить в положение U_ТГ=f(n),U_вх, зарисовать линии установившихся значений U₁ и n₁ и записать их значения по приборам (24,2).

7. Переключить тумблер 23 (12) в положение “Увеличение’ в момент времен, когда луч на осциллографе находится в крайнем левом положении. При этом напряжение на входе ЭМУ изменится ступенчато на величину ∆U=U₂-U₁, а частота вращения будет изменяться по кривой от значения n₁ до значения n₂ (см. рис.12).

8. Поставить метку на оси времени в момент изменения U_{вх ЭМУ}, зарисовать кривую n(t), линии новых установившихся значений U₂ , n₂ и метки времени, а также записать новые установившиеся значения U₂ , n₂ по приборам (24,2).

9. Выключить установку. Для этого потенциометром 25 (7) уменьшить частоту вращения до нулевой, а переключатель (14) последовательно против часовой стрелки поставить в положения 3,2,1.

Обработка экспериментальных данных

На рис.12 приведено ступенчатое (скачкообразное) изменение входной координаты ∆U=U₂-U₁, возможный вид переходного процесса n(t) , а также установившиеся значения входной (U₁, U₂) и выходной (n₁ , n₂) координат объекта. Необходимо определить коэффициент передачи объекта по управляющему воздействию по выражению

и сравнить его с коэффициентом, в работе № 1.

Для определения постоянной времени T и времени запаздывания τ необходимо с возможной тщательность провести касательную к кривой n(t) в точке перегиба n , как показано на рис. 12.

Для оценки точности математического описания необходимо в уравнение (2) подставить коэффициенты k_об , τ, T и построить переходный процесс при ступенчатом изменении ∆U=U₂-U₁, как результате решения этого уравнения, т.е. получить переходную характеристику для апериодического звена первого порядка с запаздыванием. Для этого надо использовать решение, которое имеет вид

Считая, что ∆n(t) изменяется при t-τ>0,а при t-τ≤0 ∆n=0 из-за наличия запаздывания в объекте. Сравниваем процессы 1,2 (см.рис.12), определить максимальную ошибку как ∆=(n_э-n_m)100%/n₂, где n_э , n_m - частота вращения соответственно определена по экспериментальной 1 (см.рис.12) и теоретической 2 (см.рис.12) кривым, в момент времени, когда они наиболее отличаются; n₂ - новое установившееся значение частоты вращения.

По заданным преподавателем требованиям к системе выбрать закон регулирования и рассчитать параметры настройки регулятора.

Содержание отчета

Отчет должен содержать:

1) цель работы

2) порядок проведения эксперимента;

3) обработку экспериментальных данных;

4) уравнение объекта регулирования с экспериментально полученным коэффициентами;

5) переходные процессы: экспериментальный и теоретический;

6) результаты сравнения экспериментального и теоретического процессов;

7) закон работы регулятор с рассчитанными параметрами настройки и проектируемые показатели качества САР;

8) выводы о полученных результатах.

Контрольные вопросы

1.Понятие динамических характеристик, виды динамических характеристик.

2.Виды объектов регулирования и их характеристики.

3.Методика получения динамических характеристик объекта.

4.Физический смысл коэффициентов уравнения объекта.

5.Основные законы работы промышленных регуляторов.

6.Требования к непрерывным системам регулирования.

7.Порядок выбора закона регулирования.

8.Расчет параметров настройки регуляторов.

Лабораторная работа № 4

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ПАРАМЕТРОВ НАСТРОЙКИ РЕГУЛЯТОРА НА КАЧЕСТВО ПРОЦЕССА РЕГУЛИРОВАНИЯ

Цель работы: освоить методику экспериментального определения требуемых параметров настройки автоматического регулятора.

Краткие сведения, необходимые для выполнения работы