2. Определение динамических характеристик

ТЕПЛОВОГО ОБЪЕКТА УПРАВЛЕНИЯ

2.1. Экспериментальная часть

Снимаются характеристики переходных процессов нагрева и охлаждения при активных термопарах без гильзы и с гильзой.

Для сокращения времени эксперимента в периоды нагрева и охлаждения через равные промежутки времени снимают показания с двух термопар, переключаемых тумблером SA2.

При снятии переходного процесса нагрева необходимо:

1). Выключить питание стенда. Открыть стеклянную дверцу прибора КСП и, нажав расположенную в низу прибора пластину, выкатить механизм прибора.

2). Ослабить стопорные винты зеленой и красной стрелок верхней шкалы, установить зеленую стрелку на отметке 0,8 mV шкалы, а красную – в правом конце (более mV). Зеленую стрелку застопорить.

3). Задвинуть механизм прибора и закрыть дверцу.

4). Включить питание стенда, выключить вентилятор (ключ тумблера SA4 вверху), выбрать безинерционную термопару R2t^o (ключ тумблера SA2 внизу), включить КСП (ключ тумблера SA1 внизу).

5). Установить с помощью резистора R5 ток в нагревателе R4 равным значению, указанном в таблице 4.4, мА и с этого момента, для которого принять время t=0, снимать показания с нижней шкалы прибора через каждые 0,5 минут. После съема значения э.д.с. для безинерционной термопары (би), переключиться на термопару в гильзе (г), снять показания и снова переключиться на безинерционную термопару.

Таблица 4.2 - Опыт определения динамических характеристик ОУ.

№ точки, i	0	1	2	3	4	…	…	…	…	n
Время t, мин	0	0,5	1,0	1,5	2,0	…	…	…	…	0,5n

С целью минимизации погрешностей опыта, показания нужно снимать за минимально возможное время.Опыт закончить, когда на обеих термопарах э.д.с. через 1 мин. изменится менее, чем на 0,1 мВ. Считается, что установившийся процесс достигнут, и температура больше не изменяется.

Этим завершается опыт нагрева. Далее выполняется опыт охлаждения:

1). Резистором R5 снизить до нуля ток в нагревателе R4. Включить на постоянную работу вентилятор (ключ тумблера SA4 внизу).

2). Заполнить показания в таблицу 4.2. Так как установившиеся значения э.д.с. и температуры при охлаждении заранее известны и равны 0, то съем данных и заполнение таблицы можно прекратить в момент, когда э.д.с. на нижней шкале прибора опустится ниже 1 мВ.

3). Выключить стенд.

2.2. Расчетная часть

Используя данные таблиц нагрева и охлаждения, построить графики переходных процессов и рассчитать динамические характеристики объекта управления с безинерционной термопарой. Типичный вид графиков приведен на рис.4.2.

График нагрева с безинерционной термопарой аппроксимируется выражением

где Т_Н – постоянная времени нагрева объекта, определяемая из следующего расчета:

а). Заполнить таблицу 4.3, в которой

Таблица 4.3 – Расчет характеристик процессов.

i	0	1	2	3	4	5	…	…	…	…	n
ti	0	0,5	1,0	1,5	2,0	2,5	…	…	…	…	0,5n
Vi

б). Постоянную времени Т_Н определить по формуле

График охлаждения с безинерционной термопарой аппроксимируется выражением

где Т_О – постоянная времени охлаждения объекта, определяемая из следующего расчета:

а). Заполнить таблицу 4.3, в которой

б). Постоянную времени Т_О определить по формуле .

Дифференциальное уравнение для объекта имеет вид

где k – коэффициент передачи объекта, который определяется для режима нагрева выражениями, соответственно, при использовании безинерционной термопары и термопары в гильзе

Для режима охлаждения значение k из приведенных опытов определить невозможно, Это допустимо, так как при любом k правая часть дифференциального уравнения равна нулю из-за того, что U=0.