2. Изучение двухпозиционной сар уровня жидкости с определением ее динамических характеристик

2.1. Описание лабораторного стенда.

Функциональная схема лабораторного стенда приведена на рис.5.5.

Э лектродами НУ и ВУ нижнего и верхнего уровней контролируется уровень в верхнем баке Б1. Электроды подключены к входам "Уровень 1" и "Уровень 2" прибора САУ-6М. Выходные реле каналов "Уровень 1" и "Уровень 2" имеют прямую настройку, а в схеме задействованы пара нормально-закрытых контактов Ур.1 и Ур.2.

При затоплении датчика верхнего уровня ВУ размыкаются оба контакта Ур.1 и Ур.2, катушка контактора К теряет питание и его контакты размыкаются. Двигатель АД насоса центробежного НЦ останавливается и приток g₁ становится нулевым. Через открытый кран SA вода самотеком стекает в бак Б2 с величиной стока g₂.

В момент осушения электрода НУ оказываются замкнутыми оба контакта Ур.1 и Ур.2, и насос включается в работу. Контакт Ур.1 шунтируется контактом К и, поэтому, при затоплении электрода НУ и последующего размыкания контакта Ур.1 контактор К остаются включенным.

Уровень повышается до момента затопления электрода ВУ. Процесс повторяется.

Величина гистерезиса δН равна расстоянию между концами электродов НУ и ВУ.

2.2. Описание стенда как САР уровня воды.

Структурная схема САР приведена на рис.5.6.

Дифференциальное уравнение бака, приток которого g₁ принимает значение 0 при неработающем насосе и g_НЦ при насосе работающем, а сток равен g₂ имеет вид

, (5.1)

где F – площадь зеркала воды в баке Б1.

Рисунок 5.6 – Структурная схема САР уровня в абсолютных сигналах.

Сток g₂ определяется выражением

(5.2)

Линеаризованное уравнение (1) имеет вид

, (5.3)

где по начальному условию Н₀ принят уровень

Передаточная функция объекта управления – бака – в отклонениях имеет вид

, (5.4)

где k – коэффициент передачи и T=k·F – постоянная времени бака.

На рисунке 5.7 приведена структурная схема САУ в отклонениях (5.4).

Рисунок 5.7 – Структурная схема САР уровня в сигналах отклонения.

2.3. Переходные процессы в САР уровня.

График переходного процесса для данной САР уровня представлен на рис.8.

При g₁=0 участок переходного процесса 0-1 описывается выражением

(5.5)

При g₁= g_НЦ участок переходного процесса 1-2 описывается выражением

(5.6)

Продолжительности участков переходного процесса:

_. (5.7)

Рисунок 5.8 – Переходный процесс в САР уровня.

При известных параметрах k, g_НЦ и F могут быть рассчитаны переходный процесс, период автоколебаний, равный Т_АК=t₀₁+t₁₂, и установлено влияние производительности насоса g_НЦ, сечения S₂ сточного крана SA и длин электродов на показатели качества регулирования.

3. Программа самоподготовки, работы в лаборатории и обработки результатов эксперимента

3.1. Изучить материал пунктов 1 и 2.

3.2. Закрыть кран SA и включить установку в работу. При затоплении электрода НУ немедленно полностью открыть кран SA.

3.3. При открытом полностью кране SA снять показания, необходимые для построения графика переходного процесса в течение двух полных циклов автоколебаний. На втором цикле автоколебаний 0-1-2 (рис.8) измерить длительность интервалов времени t₀₁ и t₁₂..

3.4. По измеренным значениям времени t₀₁ и t₁₂, используя формулы (7) рассчитать сначала постоянную времени Т, а затем - k·g_НЦ=С.

3.5. При заданной площади F зеркала воды рассчитать значения k, g_НЦ, используя определение постоянной времени Т, приведенное в пояснении к выражению (4), и найденное в п.3.4 числовое значение параметра С.

3.6. Составить оцифрованное выражение передаточной функции бака.