Министерство образования Российской Федерации
филиал государственного образовательного учреждения
высшего профессионального образования
«Московский Энергетический институт
(технический университет)»
в г. Волжском
Кафедра Автоматизации технологических процессов
Исследование системы автоматического регулирования
с компенсацией возмущений
Выполнил: Селезнев А.
Группа: ПТЭ-00
Преподаватель: Агринская С.А.
Волжский 2003
Исследование системы автоматического регулирования
с компенсацией возмущений
3.1 Цель работы
Ознакомиться с устройством системы автоматического регулирования с компенсацией возмущений. Сравнить экспериментально полученные динамические характеристики замкнутой САР с компенсацией возмущений и САР с управлением по отклонению.
3.2 Общие сведения о работе
Одной из причин возникновения погрешностей в системах управления является неполнота получаемой регулятором рабочей информации о текущем состоянии объекта управления [1]. Соответственно, возможным решением задачи обеспечения требуемого качества управления может стать выбор приемлемой информационной структуры связей объекта с регулятором, которая обеспечила бы получение регулятором достаточно полной рабочей информации о текущем состоянии объекта.
Физически неполнота рабочей информации о состоянии объекта в одноконтурных САР с управлением по отклонению обусловлена тем, что в таких структурах регулятор контролирует лишь конечный эффект действия возмущений на объект - вызванное этими возмущениями нежелательное отклонение управляемой величины. В течение промежутка времени между появлением какого-либо возмущения и началом вызванного этим возмущением отклонения управляемой величины регулятор бездействует, несмотря на то, что фактическое состояние объекта уже меняется. Таким образом, неполнота рабочей информации может быть в значительной мере устранена, если осуществлять непосредственный оперативный контроль возмущений.
3.3 Описание лабораторной установки
Объектом исследования в данной работе является тепловой объект, а именно -участок трубы, в котором осуществляется автоматическое регулирование температуры воздуха. Управление осуществляется за счет изменения потока горячего воздуха, направляемого в данный участок трубы. Возмущающим воздействием является изменение напряжения на нагревательном элементе, что вызывает изменение температуры основного потока воздуха.
Общий вид лабораторного стенда приведен на рисунке 3.1.
Поток атмосферного воздуха засасывается вентилятором 4 и направляется в трубу 3, где нагревается, проходя через нагревательный элемент. Напряжение на нагревательном элементе создается блоком питания 10, конструкция которого позволяет изменять значение действующего напряжения. Предусмотрено две ступени задания действующего напряжения на нагревательном элементе, соответствующие малой и максимальной мощности нагревательного элемента. Переключение с одной ступени на другую осуществляется тумблером 11. В трубе 3 установлен датчик температуры основного потока воздуха, сигнал с которого поступает на блок формирования сигнала компенсации возмущения (на рисунке не показан). Из трубы 3 часть горячего воздуха подается в трубу 5. Изменение расхода воздуха, поступающего в трубу 5 осуществляется заслонкой 2, приводимой в движение исполнительным механизмом постоянной скорости 1. Температура воздуха в трубе 5 является выходной величиной системы. Для контроля текущего значения температуры используется термометр сопротивления 6, сигнал с которого поступает на регулятор 7. В качестве регулятора в данной работе используется прибор Р25.2. Сигнал рассогласования контролируется при помощи прибора 8. Для наблюдения за текущей температурой служит показывающий прибор 9, подключенный к собственному термометру сопротивления.
Рис. 3.1 Общий вид лабораторной установки
Структурная схема установки приведена на рис. 3.2.
Рис. 3.2 Структурная схема лабораторной установки
Блок формирования сигнала (БФ) представляет собой реальное дифференцирующее звено, выполненное в виде RC-цепи, и имеет передаточную функцию:
,
(3.1)
где 
– коэффициент передачи блока формирования
сигнала;
– постоянная времени.
3.4 Органы настройки регулятора
Органы настройки регулятора Р25 расположены на его лицевой панели и показаны на рисунке 3.3:
1 – задатчик, %;
2 – коэффициенты масштабирования по входам;
3 – корректор, %;
4 – сигнал рассогласования;
5 – величина зоны нечувствительности, %;
6 – минимальная длительность импульса, с;
7 – индикация состояния выхода («больше» – «меньше»);
8 – кнопка
переключения режимов работы регулятора (ПИ-регулятор либо
трехпозиционное реле);
9 – коэффициент передачи;
10 – кнопка переключения диапазона времени интегрирования;
11 – постоянная времени интегрирования, с;
12 – гнезда для внешних подключений;
13 – переключатель режимов работы регулятора (ручной либо
автоматический);
14 – переключатель управления в ручном режиме;
15 – время демпфирования, с;
16 – указатель положения исполнительного механизма.
Рис. 3.3 Лицевая панель регулятора Р25
3.5 Экспериментальные данные
Таблица
|
Время, с |
Без компенсации возмущения |
|
|
Температура, °С |
Относительное изменение температуры |
|
|
Увеличение мощности нагрева 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 320 340 360 380 400 420 440 |
44 46 49 52 54 56 58 59 60 60 61 61 63 63 64 64 64 64 65 65 65 65 65 |
– 0,26 – 0,227 – 0,176 – 0,126 – 0,0924 – 0,059 – 0,0252 – 0,0084 0,0084 0,0084 0,0252 0,0252 0,0588 0,0588 0,0756 0,0756 0,0756 0,0756 0,0924 0,0924 0,0924 0,0924 0,0924 |
|
Уменьшение мощности нагрева 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 320 340 360 380 400 420 440 |
65 64 62 60 57 55 54 52 51 51 50 50 49 49 48 48 48 48 47 47 47 47 47 |
0,25 0,23 0,1923 0,154 0,096 0,058 0,038 0 – 0,0192 – 0,0192 – 0,0385 – 0,0385 – 0,0577 – 0,0577 – 0,077 – 0,077 – 0,077 – 0,077 – 0,096 – 0,096 – 0,096 – 0,096 – 0,096 |
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.