Исследование двухпозиционного регулятора температуры

Исследование двухпозиционного регулятора температуры

Цели работы:

1. Ознакомление с устройством и принципом действия двухпозиционного регулятора температуры РТ-2;

2. Определение характеристик объекта регулирования;

3. Исследование процесса регулирования.

Методические указания к ознакомительной части работы

Двухпозиционными называются регуляторы, входной сигнал которых (регулирующее воздействие) имеет два фиксированных значения, и переход с одного на другое происходит скачком.

Позиционные регуляторы обязательно включают в себя так называемые элементы прерывного действия, а именно релейные элементы. Статические ха­рактеристики, связывающие входной (x_вх) и выходной (x_вых) сигналы наиболее распространенных релейных элементов, приведены на рис. 1. Реле с характери­стикой по рис. 1,а называют идеальным, по рис. 1,6 называют идеальным с зо­ной возврата (±Δв).

Двухпозиционные регуляторы включают в себя релейные элементы со статическими характеристиками типа изображенных на рис. 1,а

Рис. 1.Статические характеристики релейных элементов

В двухпозиционных регуляторах под х_вх понимается отклонение регули­руемой величины от заданного значения х_зад, а под х_вых - регулирующее воздей­ствие. Обычно двухпозиционные регуляторы работают следующим образом: полностью прекращают приток вещества или энергии к объекту регулирования при превышении регулируемой величиной заданного уровня х_зад и полностью восстанавливают этот приток при отклонении регулируемой величины от за­данного уровня х_зад в меньшую сторону. Регулирующее воздействие х_вых имеет при этом лишь два значения: х_вых1 и х_вых2 (рис. 1,a). Одно из значений выходно­го сигнала двухпозиционного регулятора в этом случае соответствует отклю­ченному состоянию реле, а второе - включенному.

В настоящей работе исследуется система автоматического регулирования (САР) температуры, включающая в себя объект регулирования (термокамеру) и двухпозиционный регулятор типа РТ-2, реализующий статическую характери­стику, приведенную на рис. 1,6. Нагрев объекта регулирования осуществляется электролампами, а охлаждение - вентилятором. Регулирующее воздействие x_вых1 (см. рис. 1,6) соответствует включенному вентилятору (охлаждение), а x_вых2 - включенным лампам (нагрев). Под х_вх понимается разность текущей тем­пературы Т и заданной температуры Т_зд, т.е. х_вх = Т - Т_зд. Включение нагрева происходит при х_вх = Т - Т_зд - Δв, а включение охлаждения - при х_вх = Т – Т_зд + Δв.

Принципиальная схема САР температуры показана на рис. 2, где S1 - тумблер включения сети; S2 - тумблер включения регулирующего воздействия; РТ - регулятор температуры, в котором контакты реле К1 обеспечивают фор­мирование регулирующего воздействия; ОР - объект регулирования, в котором размещены регулирующие органы: лампы HL1 - HL4 для нагрева среды, венти­лятор с электроприводом М - для ее охлаждения; датчик температуры (термо­резистор) R_t и индикатор температуры (термометр) ИТ.

Рис. 2 Принципиальная схема САР температуры

Характерной особенностью любой системы с двухпозиционными регуля­торами является колебательный режим работы, называемый автоколебаниями. Регулируемая величина Y в объекте непрерывно колеблется в окрестности не­которого заданного значения Y с постоянной амплитудой и частотой (рис. 3). Колебания связаны с периодическим переключением регулирующего воздейст­вия при работе двухпозиционного регулятора.

При этом средняя линия колеба­ний Y₀ может совпадать с заданным значением Y_зад регулируемой величины (режим симметричных автоколебаний) или быть несколько смещена относи­тельно него (режим несимметричных автоколебаний).