Методика работы

На рисунке 10а представлена функциональная схема лабораторной установки. С лабораторного трансформатора 2 на тепловой объект 1 подается переменное напряжение U_п – входная переменная; температура в объекте – выходная переменная, измеряется датчиком температуры 3 в комплекте с вторичным регистрирующим прибором 4.

На рисунке 10б приведена схема лабораторной установки в условных обозначениях схем автоматизации по ГОСТ 21.404-85.

При подаче на объект напряжения от лабораторного трансформатора на диаграммной ленте прибора 4 автоматически записывается переходной процесс (кривая разгона).

Переходной процесс – процесс перехода звена или системы из одного установившегося состояния в новое установившееся состояние.

Кривая разгона – переходной процесс реального объекта управления, не приведенный к единичному скачку.

Порядок работы

1. Включить прибор 4. На диаграммной ленте прибора 4 отметить установленную скорость протяжки ленты V мм/час, тип датчика температуры, диапазон шкалы [θ_min; θ_max]ºС, начальное значение температуры θ₀.

2. Включить запись на приборе 4. Через 2 минуты подать первый скачок напряжения ΔU₁, на ленте отметить момент подачи и подаваемое напряжение. Выждать окончание 1-го переходного процесса – 3-4 минуты после установления новой температуры; зафиксировать установившуюся температуру θ₁.

3. Подать второй скачок напряжения ΔU₂, на ленте отметить момент подачи и подаваемое общее напряжение (ΔU₁+ΔU₂). Выждать окончание 2-го переходного процесса; зафиксировать установившуюся температуру θ₂.

4. Аналогично провести опыт с третьим скачком напряжения ΔU₃.

5. После окончания 3-го переходного процесса выключить электропитание на объекте, выключить прибор 4 и снять с него участок ленты с записями трех переходных процессов.

6. Построить статическую характеристику и определить динамические параметры объекта путем графоаналитической обработки полученных экспериментальных кривых переходных процессов.

Построение статической характеристики объекта

Как уже было приведено выше, статическая характеристика представляет собой зависимость между входными и выходными переменными объекта в установившемся состоянии.

В данной работе входным сигналом является напряжение питания, подаваемое на электронагреватель. Каждый скачок входного сигнала: ΔU₁, ΔU₂, ΔU₃, вызывает приращение выходного сигнала – изменение температуры воздуха от одного установившегося значения до другого:

Δθ₁ = θ₁ – θ₀, Δθ₂ = θ₂ – θ₁, Δθ₃ = θ₃ – θ₂.

При построении статической характеристики по оси абсцисс откладывают подаваемое на электронагреватель напряжение в В, по оси ординат соответствующее значение установившейся температуры в ºС.

Зная значения входных и выходных сигналов в установившемся состоянии, определяют коэффициент передачи объекта.

Коэффициент передачи объекта, k – отношение приращения выходного сигнала к входному в установившемся состоянии. В данной работе: , где i – номер скачка. (12)

Для линейного объекта коэффициент передачи постоянный. Однако практически любой реальный объект имеет статическую характеристику, в той или иной степени нелинейную. Поэтому вводят понятие среднего коэффициента передачи: , где n – количество скачков.