Міністерство освіти і науки України
Національний університет водного господарства та природокористування
Кафедра електротехніки та автоматики
Лабораторна робота № 7
з курсу “Автоматизація неперервних технологічних процесів”
для студентів спеціальності “Автоматизоване управління технологічними процесами”
Рівне – 2006
Лабораторна робота № 7 "Ідентифікація параметрів замкнутої системи автоматичного регулювання температури"
з курсу “Автоматизація технологічних процесів” для студентів спеціальності “Автоматизоване управління технологічними процесами” / , – Рівне: НУВГП, 2006 – 17 с.
Відповідальний за випуск – зав. кафедри електротехніки та автоматики, професор, академік УЕАН Б.О. Баховець.
Робота 7. Ідентифікація параметрів замкнутої системи автоматичного регулювання температури
7.1. Мета роботи
Дослідити систему автоматичного регулювання температури та визначити динамічні характеристики об'єкта керування.
7.2. Теоретичні відомості
7.2.1. Загальні відомості
При розрахунку настроювань регуляторів широко використовуються досить прості динамічні моделі промислових об'єктів керування. Зокрема, використання моделей інерційних ланок першого або другого порядку з запізненням для розрахунку настроювань регуляторів забезпечує в більшості випадків якісну роботу реальної системи керування.
В залежності від виду перехідної характеристики (кривої розгону), математична модель об’єкта керування задається одним із трьох видів передаточних функцій:
1) у вигляді передаточної функції інерційної ланки першого порядку:
,
/7.1/
де Kо – коефіцієнт передачі об’єкта;
Т – стала часу,
τ – запізнення, що повинне бути визначене поблизу номінального режиму роботи об'єкта.
2) для об'єкта керування без самовирівнювання передаточна функція має вигляд:
.
/7.2/
3) більш точніше динаміку об'єкта описує модель другого порядку з запізненням:
.
/7.3/
7.2.2. Експериментальні методи визначення динамічних характеристик об'єктів керування
Експериментальні методи визначення динамічних характеристик об’єктів керування поділяються на 2 класи:
Методи визначення часових характеристик об'єкта керування.
Методи визначення частотних характеристик об'єкта керування.
Часові методи визначення динамічних характеристик поділяються, у свою чергу, на активні і пасивні.
Активні методи припускають подачу на вхід об'єкта пробних тестуючих сигналів, якими є:
регулярні функції часу (ступінчастий або прямокутний імпульси, гармонічний сигнал);
пробні сигнали випадкового характеру (білий шум, псевдовипадковий двійковий сигнал – ПВДС).
В залежності від виду пробного сигналу вибирають відповідні методи обробки вихідного сигналу об'єкта керування. Так, наприклад, при подачі ступінчастого керуючого сигналу, знімають криву розгону об’єкта, а при подачі прямокутного імпульсного сигналу – криву відгуку. Крива відгуку знімається для об'єктів, що не допускають подачу на вхід об'єкта ступінчастих сигналів.
Перевагами активних методів є: досить висока точність одержання математичного опису; відносно мала тривалість експерименту.
Варто враховувати, що активні методи, у тому або іншому ступені, призводять до порушення нормального ходу технологічного процесу. Тому проведення експерименту повинне бути ретельно сплановано.
У пасивних методах на вхід об'єкта не подаються ніякі пробні сигнали, а лише фіксується природний рух об'єкта в процесі його нормального функціонування. Отримані реалізації масивів даних вхідних і вихідних сигналів обробляються статичними методами. За результатами обробки одержують параметри передаточної функції об'єкта. Однак, такі методи мають ряд недоліків:
мала точність одержуваного математичного опису;
необхідність нагромадження великих масивів даних з метою підвищення точності (тисячі точок);
якщо експеримент проводиться на об'єкті, охопленому системою регулювання, то спостерігається ефект кореляції (взаємозв'язку) між вхідним і вихідним сигналами об'єкта через регулятор. Такий взаємозв’язок знижує точність математичного опису.