III. Описание стенда и интерфейса системы управления и сбора данных
В лабораторной работе используется стенд, принципиальная схема которого представленная на
Рис. 1 Принципиальная схема лабораторного стенда.
ПК – поршневой компрессор, Р – ресивер, М1, М2, М3 – манометры, ВС1, ВС2 – вентили сброса, В1 – В7 – вентили, РД – регулятор давления, ДД1 – ДД5 – датчики давления, ОР – объект регулирования, полость постоянного объема, ЭПК1 – электромагнитный клапан.
Стенд представляет собой емкость постоянного объема ОР, объем полости 20 литров. Вход стенда соединен с системой подготовки сжатого газа через фланец. После заполнения емкости до требуемого давления, вход перекрывается шаровым вентилем В2. Давление газа в системе подготовки сжатого газа и в полости контролируется манометрами М. После открытия ЭПК начинается опорожнение полости в атмосферу через диафрагму. Контролируемый параметр – давление в полости посредством системы управления и сбора данных сохраняется в ПК в виде осциллограммы. Относительная погрешность измерения давления не превышает 1%. Дискретизация сигнала по времени не более 2-х мсек.
Система управления и сбора данных организована на базе 14-битного АЦП Е14-140 [CITATION LCa08 \l 1049 ]. Датчик давления MLH200PSL01A, максимальное измеряемое давление 1,3 Мпа, относительная погрешность 0,5%, время реагирования 0,2 мсек. Питание датчика от встроенного стабилизированного источника питания 5В АЦП. Для подключения системы необходимо соединить 37‑пиновый шлейф датчиков и аналогового входа АЦП. С ПК АЦП соединен посредством интерфейса USB1, который становится доступным после инсталляции программного обеспечения стенда [ CITATION АВа02 \l 1049 ]. Интерфейс системы управления и сбора данных лабораторного стенда представлен на Рис. 2.
Рис. 2 Интерфейс системы управления и сбора данных лабораторного стенда.
После запуска программы при подключенном модуле Е14-140, АЦП распознается и инициируется [CITATION Код03 \l 1049 ]. По умолчанию параметры настройки АЦП соответствуют режиму измерения стенда. Имеется возможность изменить настройки системы сбора данных1.
Циклический опрос датчика2 давления начинается после нажатия кнопки «ПУСК». В этот момент через АЦП по цифровой линии проходит команда на открытие клапана Кл-2 и начинается опорожнение полости Е через диафрагму Д. Процесс измерения завершается нажатием кнопки «СТОП» (одновременно проходит команда на закрытие клапана Кл-2). Если тумблер «Сохранение результатов» находится в положении «Вкл», считанные данные сохраняются в управляющем компьютере и доступны для дальнейшей обработки.3.
IV.Методика определения динамических характеристик полости постоянного объема
1. Определение постоянной времени полости
Постоянная времени ‑ обобщённый параметр, характеризующий динамические свойства (инерционность) объекта исследования и имеющий размерность времени. Любой сложный физический процесс можно представить в виде совокупности более простых процессов, каждый из которых может быть описан математически в виде линейного дифференциального уравнения первого или второго порядка. Эти «простые» процессы в теории автоматического управления называют типовыми звеньями.
Экспериментально определить постоянную времени наиболее удобно в системе MS Office, программе Exel.
Для этого необходимо экспортировать данные измерения в программу Exel. В программе необходимо построить диаграмму зависимости давления от времени и рассчитать «трэнд», т.е. аппроксимировать график экспоненциальной функцией. Вид функции и ее коэффициенты позволят определить тип и характеристики звена типа глухая полость.