Описание лабораторной установки.
Лабораторная установка работает в автоматическом режиме. При этом управление исполнительным механизмом осуществляется от регулятора.
В качестве объекта регулирования в лабораторной установке используется резервуар, в который поступает вода из водопроводной сети. Возмущающее воздействие (расход воды) создается самотеком в систему водоотведения. При этих условиях объект регулирования является астатическим звеном (без самовыравнивания) и может быть представлена интегрируемым звеном. Так как исполнительный механизм открывает и закрывает клапан не мгновенно, то система имеет запаздывание.
Основным динамическим параметром объекта без самовыравнивания является его постоянная времени, характер времени, в течении которого произойдет единичное изменение регулируемой величины при единичном регулирующем воздействии.
Если использовать унифицированную статическую характеристику регулятора (рис.2.), то постоянную времени объекта можно определить из соотношения:
(2)
где – 50% хода регулирующего органа;
Н – уровень жидкости, (мм);
– скорость изменения регулируемой величины (мм/с)
В системе двухпозиционное регулирования имеет место колебательный незатухающий переходной процесс, при котором регулируемая величина колеблется около заданного значения (Рис.10).
Рис.10. График
переходного процесса
На рис.11. приведен график изменения отклонения Х регулируемой величины от заданного значения (кривая переходного процесса). Из этой кривой могут быть получены показатели качества двухпозиционного регулирования:
Рис.11. Реальное
регулирующее воздействие
Ха – амплитуда автоколебаний регулируемой величины;
Хср – установившееся отклонение среднего значения регулируемой величины от заданного;
Та – период автоколебаний регулируемой величины.
При наличии запоздания в системе, отклонение регулирующей величины от заданного значения выходит за пределы неоднозначности регулятора.
План работы.
1. Ознакомиться с конструкцией и расположением оборудования и органов его управления на лабораторной установке.
2. В присутствии преподавателя включить установку.
а) включить прибор САУ–М6 переключателем SA1в положение S1;
в) открыть до упора водопроводный кран; для поступления жидкости в резервуар, при этом кран самослива должен быть закрыт;
г) когда на приборе САУ–М6 загорится индикация “1 уровень” говорящая о том, что жидкость достигла данного уровня, открыть кран самослива до рекомендованной риски.
3. Произвести наблюдения за работой регулятора, не допуская перелива воды из резервуара.
4. Данные наблюдения занести в таблицу 1.
Таблица 1
-
№ периода автоколебания регулируемой величины
, (мм)
, (мм)
1
2
…
N
5. Вычислить заданное значение уровня:
(3)
Нmin – минимальный уровень воды в момент открытия клапана
Нmax – максимальный уровень воды в момент закрытия клапана
По данным опыта построить статическую характеристику регулятора (рис.1). Определить зону нечувствительности регулятора?
2= Н max – Нmin
6. Определить время запаздывания в системе. Для этого с помощью секундомера необходимо измерить промежуток времени от момента подачи сигнала “закрыть”(загорание зеленого светодиода на приборе САУ-М6 )до момента закрытия клапана (прекращение подачи воды)– .
Время запаздывания системы:
(4)
7. Определить постоянную времени объекта при открытом регулирующем клапане (при регулирующем воздействии):
а) в момент, когда двух проходной кран будет полностью открыт (загорание красного светодиода на РО), переключатель SA1 поставить в положение S2, при этом кран самослива должен быть открыт на указанную риску;
б) При выполнении выше указанных операций, необходимо определить интервал времени (с), в течении которого уровень воды изменится (повысится) на мм;
в) Определить скорость изменения уровня
(5)
г) Определить постоянную времени регулирования
(6)
8. Определить постоянную времени объекта при закрытом регулирующем клапане (при возмущающем воздействии). Вода в баке на уровне Нmax:
а) в момент, когда двух проходной кран будет закрыт, переключатель SA1 поставить в положение S2, при этом кран самослива должен быть открыт на рекомендованную риску;
б) При выполнении выше указанных операций, необходимо определить интервал времени (с), в течении которого уровень воды изменится (понизится) на мм;
в) Определить скорость изменения уровня
(7)
г) Определить постоянную времени регулирования
(8)
9. Переключатель SA1 поставить в положение S1 и открыть кран самослива до рекомендованной риски. Снять 2 – 3 периода переходного процесса при двухпозиционном регулировании, измеряя значения уровня через интервал времени 10 с.
Данные занести в таблицу 2.
Таблица 2
-
t, с
0
10
20
30
40
и т.д.
Н, мм
, мм
В отчете по данным таблицы 2 построить кривую переходного процесса (рис.10) и определить показатели качества регулирования .
Вычислить показатели качества по формулам:
(9)
(10)
10. Последовательность выключения установки:
а) в момент, когда двух проходной кран будет открыт(горит красный светодиод на РО), отключить прибор САУ – 6М переключателем SA1;
б) закрыть до упора водопроводный кран;
Контрольные вопросы
Какое регулирование называется позиционным?
Какой вид имеет статическая характеристика двухпозиционного регулятора с зоной нечувствительности 2 и без зоны нечувствительности, какую информацию она содержит?
Объясните конструкцию и принцип действия регулятора САУ – 6М.
Какая причина приводит к появлению запаздыванию в системе регулирования и как определить время запаздывания?
Что произойдет, если в качестве объекта регулирования использовать не жидкости, а эмульсию?
Какие датчики уровня используются и для чего они служат? Приведите примеры жидкости, для которой могут использоваться данные датчики.
Какими показателями характеризуется качество двухпозиционного регулирования и как определить эти показатели из кривой переходного процесса?
Используя формулы 9 и 10 и полученные экспериментальные данные, сделать вывод о влиянии зоны неоднозначности регулятора на показатели качества регулирования?
Как влияет время запаздывания в системе на показатели качества регулирования?