11

Дисциплина ОПД.Ф.07 “Системы управления технологическими

процессами и информационные технологии”

Учебно-методическое пособие к лабораторной работе 1.2.1

"Экспериментальное определение динамической характеристики прибора" Нормативные ссылки

В учебно-методическом пособии к лабораторной работе использованы ссылки на следующие нормативные документы:

ГОСТ Р 8.585-2001 ГСИ. Термопары. Номинальные статические характеристики преобразования.

ГОСТ 2.301-68 ЕСКД. Форматы.

ГОСТ 21.101-97 СПДС. Основные требования к проектной и рабочей документации.

ГОСТ 6616-74 Преобразователи термоэлектрические ГСП. Общие технические условия.

РМГ 29-99 ГСИ. Метрология. Термины и определения.

1 Цели работы

Изучение методики экспериментально-аналитического определения динамической характеристики термоэлектрического термометра.

Изучение методики обработки экспериментальных данных.

2 Общие сведения

При исследовании и разработке систем автоматического регулирования (САР) решаются задачи анализа систем или их синтеза. В первом случае имеется конкретная система и требуется определить ее свойства. Во втором случае сначала задаются свойства, которыми должна обладать система, т.е. требования к ней, а затем создается САР, удовлетворяющая этим требованиям [1].

Обязательным условием возможности анализа или синтеза САР является наличие математических моделей динамики отдельных ее элементов, представленных в виде дифференциальных уравнений или передаточных функций, описывающих динамические свойства этих элементов.

Математические модели динамики элементов могут быть получены экспериментально или аналитически. Наибольшее распространение на практике получили экспериментальные активные методы, при которых на вход элемента подают специально организованные возмущения и регистрируют вызванные ими изменения выходной величины. Полученные таким образом данные обрабатывают по специальным методикам.

В лабораторной работе объектом исследований является термоэлектрический термометр, состоящий из датчика – термоэлектрического преобразователя и подключенного к нему термоэлектродным кабелем вторичного прибора – электронного автоматического потенциометра.

Термоэлектрический преобразователь ТХК-0515 по ГОСТ 6616 имеет номинальную статическую характеристику преобразования типа L по ГОСТ Р 8.585.

Электронный автоматический потенциометр типа КСП4 реализует функции показаний и регистрации измеряемой температуры. Прибор имеет следующие метрологические характеристики: диапазон измерений по температуре от минус 50 до плюс 200 ^ОС, класс точности 0,5; номинальную статическую характеристику (НСХ) преобразования типа L.

В лабораторной работе рассматривается методика обработки кривой разгона, т.е. полученной экспериментально характеристики изменения во времени выходной величины термометра при ступенчатом изменении его входной величины. В процессе обработки кривая разгона по определенному правилу заменяется мало отличающейся от нее переходной характеристикой, которая, в свою очередь, является решением некоторого дифференциального уравнения. Такая операция называется аппроксимацией кривой разгона. Можно считать, что это дифференциальное уравнение является адекватной математической моделью динамики данного элемента, если максимальное отклонение аппроксимирующей переходной характеристики от кривой разгона не превышает 5 % от нового установившегося значения выходной величины.

Доказано, что в качестве математических моделей динамики средств измерений могут быть приняты линейные дифференциальные неоднородные уравнения с постоянными коэффициентами [2]. В частности, динамические свойства термоэлектрического термометра описываются дифференциальным уравнением второго порядка

(1)

где T₂² - постоянная времени, с²;

T₁ - постоянная времени, с;

К - коэффициент передачи (чувствительность), мА/ ^оС;

N(t) - временная функция изменения показаний вторичного прибора (выходной величины), ^ОС;

 (t) - временная функция изменения температуры (входной величины), ^ОС.