3.9. Построение кривой разгона по результатам активного эксперимента над статическим и астатическими объектами.

Чтобы построить САР технологического объекта необходимо иметь математическое описание объекта регулирования. Задача математического описания технологических объектов представляет собой чрезвычайно сложную задачу.

Методы экспериментального определения характеристик бывают активные и пассивные.

Характеристики активного эксперимента

1. Объект выводится из нормальной эксплуатации (недостаток).

2. На объект подаются пробные сигналы (достоинство).

Т.к. реакция на пробные сигналы всегда достаточно сильная и проще обработка результатов эксперимента. Пробные сигналы –скачок, импульс и гармонический сигнал. Рассмотрим только скачок и импульс.

Подготовка активного эксперимента:

Подготовка заключается в изучении научной и технической литературы, документации.

Основные этапы подготовки

1. Выяснение того, выявляется этот объект статическим или астатическим (является или не является самовыравнивающим объектом).

2. Определение общего вида или типа передаточной функции или дифференциального уравнения объекта.

3. Выявление аварийных режимов.

Планирование эксперимента

1. Разрабатывается измененная схема управления объектом.

2. Подбираются приборы.

3. Подбирается и инструктируется персонал.

Проведение эксперимента

1. Проводится как минимум 24 опыта (из них: 3опыта для номинального, ирежимов работы объекта; по 4 опыта для каждого режима; 2опыта на увеличение и на уменьшение сигнала).

2. Если в процессе эксперимента выходной контролируемый сигнал изменяется менее, чем на 3%, то этот опыт надо повторить с большим входным сигналом.

3. Если выходной сигнал изменяется более, чем на 20%, то опыт надо повторить с меньшим входным сигналом.

4. На статический объект надо подавать скачок, на астатический – импульс.

Предварительная обработка результатов эксперимента включает в себя усреднение и сглаживание экспериментальных данных

- точки 1-го эксперимента, x - точки 2-го эксперимента,ٱ - точки 3-го эксперимента,

- точки 4-го эксперимента.

Усреднение: .

Сглаживание заключается в проведении средней линии минимальной кривизны.

При дальнейшем применении метода наименьших квадратов сглаженную линию можно не проводить.

3.10. Аппроксимация передаточными функциями кривых разгона динамических звеньев 1-го порядка.

Аппроксимация – это подбор для сглаженной кривой аналитического процесса передаточной функции и диф. уравнений.

Возможные виды графиков переходных процессов приведены на рис.20.1 и 20.2.

Аппроксимация для статических объектов.

Возможные виды графиков переходных процессов (рис.20.3.).

2– график апериодического звена 1-го порядка

,,

Определению подлежат коэффициент передачи и постоянная времени объекта.

определяем из построений: либо с помощью касательной, проведенной к началу графика, либо через значение, которое достигает графикчерез время.

5 – график апериодического звена 1-го порядка с транспортным запаздыванием:

Из графика определяем ,, и- время транспортного запаздывания.

4 – график апериодического звена 2-го порядка с резко отличающимися постоянными времени и.

На графике 4 имеется резкий переход от горизонтального участка к участку подъема.

Параметры,, иопределяются аналогично графика 5.

Точная передаточная функция: , где.

1, 3 – графики колебательного звена от 2-го порядка и выше или апериодического звена выше 1-го порядка.

Для этих графиков можно составить передаточные функции, но все параметры передаточной функции определить невозможно, т.к. получаемые для их определения уравнения всегда трансцендентного типа.

Аппроксимация для астатических объектов (рис.20.4).

Прежде чем аппроксимировать, надо построить график переходного процесса. Дело в том, что на астатический объект подается импульс и реакция на него – не переходный процесс.

Реальный импульс можно представить в виде разности 2-х единичных сигналови, смещенных друг относительно друга на время.

Реакцией на является переходный процесс. Реакцией наявляется смещенный переходный процесс.

состоит из участка 23, равному по форме участку 01.

Участок 16 графикаполучается как сумма участков.

Графики переходных процессов для астатических объектов

1– график идеального интегрирующего звена.

,,

К– коэф. размерности.Т– постоянная интегрирования.

, .

Определяется согласно построениям, приведенным на рис.20.6.

.

4– идеальное интегрирующее звено с запаздыванием.

3 – инерционно интегрирующее звено.

.

Параметры звена определяются согласно рис.20.7.

2, 5 – графики интегрирующих звеньев выше 1-го порядка. Параметры их передаточных функций аналитически определить невозможно.

11. Конструкции и характеристики регулирующих органов расхода. Выбор регулирующего органа для систем автоматизации.

служат для изменения расхода жидкости и газов элементов систем автоматики.

бывают активные и дросселирующие.

Активные - это насосы, вентиляторы переменной производительности.

Принцип действия дросселирующих органов основан на изменении сечения трубопровода в месте расположения. По энергетическим показателям дросселирующиехуже, но они более дешевые. Далее будем рассматривать дросселирующие.

Типы дросселирующих: шиберы, заслонки, краны, клапана.

Шиберы.

Достоинства: простота изготовления и возможность изготовления кустарным способом, простота пропускной и конструктивной характеристик.

Недостатки: большое усилие перемещения из-за трения, невозможно получить полное уплотнение.

Для агрессивных веществ шиберы не применяют.

Заслонки.

Достоинства: дешевизна и простота изготовления, малый перестановочный момент.

Для лучшего уравновешивания ось вращения делают смещенной относительно центра пластины.

Недостатки: сложность расчета пропускной характеристики, нет полного уплотнения.

В закрытом состоянии пластина может принимать вертикальное положение или наклонное.

Краны.

Достоинства: можно достичь полного уплотнения за счет качества соприкасающихся поверхностей, самоуплотнение за счет конуса.

Недостатки: дороговизна и возможность изготовления специальным оборудованием, большой перестановочный момент.

Клапана.

Достоинства: полное уплотнение, малое перестановочное усилие.

Недостатки: клапаны могут быть только заводского исполнения, дороговизна, сложность расчета.

В системах автоматики чаще всего используются клапана.