Экспериментальное определение частотных характеристик нагревательной печи: Методическая разработка к лабораторной работе № 2 по курсу «Управление в технических системах», страница 3


а

 

 

б

 
 


Рисунок 2. Анализ гармонических входной (а) и выходной (б) величин методом 12-ти ординат.



,

Особым достоинством амплитудно-фазовой характеристики автоматических систем является их сравнительно простое экспериментальное определение. Эти характеристики отражают достаточно полно динамические свойства звеньев к систем.

2. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

Цель работы: исследование динамических свойств нагревательной печи и экспериментальное определение её основных частотных характеристик.

Рисунок 3. Описание экспериментальной установки

Объектом регулирования служит электрическая печь 1 (рисунок З). Регулируемым параметром (выходной координатой) У - температура металлического стержня 7, измеряемая термопарой 6 и автоматическим потенциометром 5. Управляющим воздействием (входной координатой) Xявляется мощность нагревателя, которую можно изменять с помощи регулируемого источника питания 4 и определять Р по  показаниям вольтметра 2 и амперметра 3 из выражения

2.2 Порядок выполнения экспериментов

Проверить схему установки. Включить электрическую печь I, автоматический потенциометр 5. С помощью автотрансформатора 4 установить заданное преподавателем значение входной мощности и, наблюдая за изменением выходного параметра (температурой металлического стержня 7), отметить начало работы системы регулирования в статическом режиме. Подготовить протоколы наблюдений и расчетов (таблицы 1,2). Начинать эксперимент можно только при условии работы системы в статическом режиме.

Задавшись начальным периодом колебания входной величины, равным 160с, нанести объекту гармоническое возмущение (10 - 20% отпервоначальной мощности Для этого перевести ползунок автотрансформатора 4в положение, соответствующее увеличение питающего напряжения ∆U . Через время, равное половине периода, для которого проводятся испытания перевести ползунок автотрансформатора в положение, соответствующее изменении напряжения до ∆U на время T/2. Повторяя последние операции, снять результаты измерения температуры для трёх периодов колебании возмущения. Отсчет времени и температуры металлического цилиндра производить через каждые 10 с. По полученным данным рассчитать амплитудно-фазовую характеристику системы регулирования при частоте возмущения ω1.

Сокращая период колебания входной мощности в 2 раза, повторять эксперименты до определения частоты среза, т.е. до наступления такого момента, когда изменения входного параметра не будут оказывать влияний на значения выходной величины.

3. СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА

По полученным данным рассчитать амплитудно-фазовые характеристики системы регулирования для каждого значения частоты возмущения, определять частоту среза.

Построить графики зависимостей.

- входная мощность - время опыта;

- температура стержня - время опыта;

- амплитуда выходной величины - частота возмущения.

В текстовой части отчета дать анализ полученных результатов и привести выводы.

 4. ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ

1)  К выполнению лабораторной работы допускаются студенты, прошедшие инструктаж по технике безопасности в установленном порядке и зарегистрированные в специальном журнале.

2)  Перед проведением работы проверить соответствие схемы установки описаний, приведенному в методической разработке, и наличие заземления на всех электроприборах.

3)  Строго запрещается приводить в действие установку без разрешения преподавателя или лаборанта.

4)  По окончании работы привести в порядок рабочее место, сообщить преподавателю о замеченных во время работы недостатках. Обязательно обесточить установку и все приборы.

5)  О всяком несчастном случае необходимо поставить в известность преподавателя или лаборанта. Немедленно оказать первую медицинскую помощь пострадавшему. Аптечка находится на кафедре.

ЛИТЕРАТУРА

1.  Майзель М.М. Основы автоматики и автоматизации производственных процессов. М.: Высшая школа, 1964.- 579 с.

2.  Средства и системы автоматизации литейного производства / К.С.Богдан, В.К.Гороенко, В.М.Денисенко, В.И.Каширин. - М:.Машиностроение, 1981.-227 с.