3 Описание лабораторной установки

Функциональная схема САР представлена на рисунке 1. Объектом управления, в котором осуществляется стабилизация температурного режима, является внутренний объем (часть материального мира) воздуха лабораторного стенда. Канал регулирования в данном случае «мощность теплового потока – температура воздуха». Исполнительным механизмом (устройством) является нагреватель, в качестве которого для наглядности используются лампы накаливания, расположенный внутри корпуса лабораторного стенда. На стенде смонтированы несколько регуляторов – Т419, ТЭ3ПЗ, ТЭ4ПЗ, Щ4500 и др. с соответствующими датчиками. В верхней части стенда смонтирован контрольный термометр. На передней части стенда расположены промежуточные реле, магнитные пускатели и автоматический выключатель для подачи напряжения на лабораторный стенд. На панели имеются клеммы для подвода питания к электронному блоку регулятора и выходные клеммы выходного реле регулятора.

На правом боку имеется смотровое окно, позволяющее наблюдать за состоянием исполнительного механизма и расположением датчиков в пространстве.

4 Порядок выполнения лабораторной работы

1. Ознакомиться с лабораторной установкой и приборами, расположенными на стенде. Записать марки основных приборов.

2. Изучить устройство и принцип работы регуляторов.

3. Собрать схему рисунок 2. Эксперимент проводится с одним из регуляторов на стенде, выбранным преподавателем.

4. После проверки схемы преподавателем установить заданную температуру и дифференциал и записать их. Записать показания контрольного термометра (начальная температура).

5. Приготовить таймер к работе.

6. Включить установку под напряжение и снять кривую нагрева, записывая в таблицу показания контрольного термометра и амперметра через каждые 2 минуты до срабатывания регулятора, а затем, по мере срабатывания - температуру и время. Эксперимент продолжается до тех пор пока температура не установится ( не менее 15-ти срабатываний).

7. Построить кривую нагрева и предоставить её преподавателю для проверки. Оценить качество регулирования САР. Если переходный режим явно выражен, то оценить: время регулирования, перерегулирование, максимальный динамический выброс, колебательность, статическую ошибку. Для квазиустановившегося режима оценить амплитуду колебаний, статическую ошибку, продолжительность включения (время включения t_в, время отключения t_j, время цикла t_ц):

ПВ=( 2 )

Качество регулирования САР характеризуется двумя основными показателями: быстродействием и точностью. Оно определяется динамическими свойствами объекта управления, типом регулятора и его настройкой. Качество процесса регулирования оценивают в динамическом (переходном) и статическом (установившемся) режимах работы САР. Основные показатели, характеризующие качество процесса регулирования, можно определить из графика переходного процесса (переходной характеристике) (рис. 3 ), получаемого в результате ступенчатого возмущающего воздействия f(t) на САР. При этом, переходной процесс может быть апериодическим (кривая 1) или колебательным (кривая 2). Рассмотрим эти показатели.

Динамическое отклонение у₁ характеризует максимальное отклонение регулируемой величины от установившегося значения у_уст, За у_уст принимают такое значение регулируемой величины, которого она достигает по истечении достаточно большого промежутка времени с момента приложения к САР входного воздействия.

Перерегулирование σ – это динамическое отклонение, отнесенное к установившемуся значению регулируемой величины, выраженное в процентах и характеризует степень удаления САР от границы устойчивости

, ( 1 )

где у_max – максимальное значение регулируемой величины.

Время регулирования t_рег характеризует быстродействие САР. Это время от начала приложения внешнего воздействия к САР до вхождения регулируемой величины в заданную зону допустимых отклонений 2Δ. Значение Δ обычно принимают равным Δ = (0,03…0,05)у_уст. Для апериодических переходных процессов на рис. 3 время регулирования обозначено через t_регА. Время регулирования зависит от свойств ОУ, выбранного закона регулирования и параметров настройки регулятора.

Коэффициент затухания определяется выражением

Ψ = 1 – у₃/у₁.

Из выражения для Ψ следует, что чем меньше последующее отклонение у₃ выходной величины в положительную сторону по сравнению с предыдущим его отклонением у₁ в ту же сторону, тем больше затухание колебательного процесса. При незатухающем колебательном процессе у₁ = у₃ и коэффициент затухания Ψ=0.

Колебательность системы характеризуется числом колебаний n графика переходного процесса относительно установившегося значения у_уст за время регулирования t_рег. Каждый переход графика кроме первого через линию, проведенную на уровне значения у_уст, считается за половину периода колебаний. Так, для графика, приведенного на рис. 3 , колебательность составляет n=0,5∙3=1,5 периода.

8. Сделать выводы по работе и составить отчет.

5 СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА

Отчет должен содержать:

• цель работы;

• марки основных приборов;

• схему электрическую принципиальную лабораторного стенда;

• схему САР функциональную;

• таблицу с экспериментальными данными;

• график кривой нагрева;

• график изменения тока;

• показатели, характеризующие качество регулирования;

• выводы по работе.