5. Лабораторная работа 36.

ИССЛЕДОВАНИЕ РАБОТЫ СИСТЕМЫ РЕГУЛИРОВАНИЯ РЕЛЕЙНОГОТИПА

Цель работы. Ознакомиться с работой системы регулирования релейного действия и методикой расчета параметров автоколебаний в ней. Определить параметры симметричных автоколебаний регулируемой величины расчетным путем и экспериментально.

Релейные системы регулированияотличаются фиксированными положениями регулирующего органа, который может практически мгновенно занимать одно из двух положений, соответствующих максимальному или минимальному притоку вещества или энергии в объект. Такие системы называют также системами двухпозиционного действия.

На рис.5.1 представлена кривая переходного процесса в релейной системе регулирования при условии, что регулирующее воздействие u приводит к возрастанию регулируемого параметра x.

Рис.5.1. Переходный процесс в релейной системе регулирования.

Как видно из графика, регулирующее воздействие мгновенно изменяется от максимального значения до минимального (и наоборот), когда регулируемый параметр достигает заданного значения.

Сама же регулируемая величина совершает гармонические колебания относительно среднего значения, что обусловлено инерционностью объекта регулирования.

Параметры колебаний регулируемой величины в релейной системе определяются, в основном, свойствами объекта регулирования.

Описание установки. Мнемосхема экспериментальной установки приведена на рис. 5.2. Объектом регулирования является электрическая печь ЭП, в которой размещен нагревательныйэлементR_H ивентиляторВ1, предназначенный для продувки воздуха через печь. Сила тока, протекающего по нагревательному элементу, контролируется амперметромА.

Рис.5.2. Мнемосхема установки.

Управление установкой ведется с компьютерной рабочей станции. В качестве программного обеспечения используется система диспетчерского управления и сбора данных «РСК- 2007».

Температура воздуха на выходе из печи (регулируемая переменная) измеряется термометром сопротивления Т1а и регистрируется созданным в компьютере прибором Т1б. Если температура воздуха опускается ниже заданной, с прибора Т1б подается сигнал на исполнительное устройство – оптрон Y1, который замыкает электрическую цепь и через нагревательный элемент Rн протекает ток, величина которого зависит от положения движка трансформатора Тр. При достижении температурой заданного значения исполнительное устройство размыкает электрическую цепь и нагреватель Rн обесточивается. За счет продувания воздуха температура в печи начинает снижаться. Как только она достигает заданного значения, исполнительное устройство Y1 вновь замыкает электрическую цепь, через нагреватель снова течет ток, и температура в печи начинаетвозрастать.

Определение свойств объекта регулирования. В данной работе свойства объекта регулирования определяют по его кривой разгона. Для снятия кривой разгона объект приводят в состояние равновесия, а затем наносят ступенчатое возмущение, изменяя движком трансформатора Тр силу тока через нагреватель от I₁до I₂= I₁2. Данные об изменении температуры в печи заносят в табл.А, а затем строят по ним кривую разгона объекта.

Т

∆Т

^∆t t

Расчет параметров автоколебаний. Параметры автоколебаний рассчитывают поформулам:

Т_К=3,5τ; ω_К=

^1,79; А=0,44ετ, (5-1)

где τ – время запаздывания объекта (см. стр. 12-13), Т_К,ω_Ки А

– период, частота и амплитуда колебаний.

Коэффициентε находят по приращению температуры впечи Тзавремя t на линейном участке кривойразгона

объекта: ε= .

Нахождение экспериментальных значений параметров автоколебаний.Экспериментальные значения параметров колебаний находят по кривой переходного процесса системы регулирования. Для снятия кривой переходного процесса в регуляторе устанавливают в качестве задания значение температуры в печи Т_зад= Т₁, переводят систему в автоматический режим и наносят на объект такое же возмущение, что и при снятии кривой разгона. Изменение температуры в печи во времени заносят в табл. Б и по полученным данным строят кривую переходного процесса системы, по которой находят экспериментальные значения параметров автоколебаний. При этом период колебанийТ_Кнаходят непосредственно по кривой переходного процесса (см. рис. 1), а частотуω_Ки амплитуду А колебаний вычисляют поформулам:

_К= ; А= ,

Тк 2

гдеТmax и Тmin – наибольшее и наименьшеезначение

температуры в печи в режиме автоколебаний.

Порядок выполнения работы.

1. Ознакомиться с основными узлами установки(рис.5.3).

2. Убедиться, что автотрансформатор 8 находится в положении «0», а тумблер 12 в положении«Датчик».

3. Подать напряжение на установку выключателем поз.13.

4. Включить компьютер кнопкой 9 и загрузить SCADA- систему «РСК-2007» с программой лабораторнойработы

ярлыком:

Лаб. работа № 36

5. Клавишами F1 – F4 на клавиатуре или кнопкой «Экран» на пульте управления перелистать основные экраны и ознакомиться с их содержанием. Оставить открытым экран №4.

6. Выбрать мышкой символ вентилятора В1 и нажать кнопку«Пуск».

Рис.5.3. Внешний вид экспериментальной установки:

1 – электрическая печь, 2 – датчик температуры воздуха (термометр сопротивления), 3 – контрольная лампа «Сеть», 4 – амперметр, 5 – шкаф силовой, 6 – шкаф управления, 7 – магазин сопротивлений, 8 – автотрансформатор, 9 –кнопка включения компьютера, 10 – монитор, 11 – вентилятор, 12 – тумблер для подключения магазина сопротивлений, 13 – выключатель напряжениясети.

7. Включить разогрев объекта, установив движком автотрансформатора 8 силу тока через нагреватель в пределах от 2,0 до 2,6 А (по указанию преподавателя). Значение тока (I₁) записать в лабораторныйжурнал.

8. Выбрать символ прибора Т1б, нажать кнопку «Диагр.» и проследить за разогревом объекта по диаграмме и таблице 1 на экране. При установившейся температуре (с точностью ±0,1^оС) быстро нанести на объект возмущающее воздействие, увеличив силу тока через нагреватель от I₁до I₂= .

9. Проследить за формированием кривой разгонаобъекта.

При достижении нового установившегося значения температуры перенести в лабораторный журнал (табл. 5.1) данные из таблицы 2 (на экране) и значение токаI₂.

10. Уменьшить силу тока через нагреватель до величиныI₁.

11. Построить кривую разгона объекта, определить поней

свойства объекта регулирования (τ и ε) ирассчитать

параметрыавтоколебаний(Т_кр, , А).

12. Убедиться, что после уменьшения силы токачерез

нагреватель текущая температура в печи прекратила снижаться и стабилизировалась с точностью ± 0,1^оС.

13. При открытой диаграмме прибора Т1б нажать на пульте управления среднюю кнопку «Задание», ввести вокошко

«Задание» значение установившейся температуры и нажать кнопку «Применить».

14. Закрыть диаграмму прибора, выбрать символ исполнительного устройства Y1 и нажатькнопку

«Автом.»

15. Нанести возмущающее воздействие на систему, изменив движком автотрансформатора силу тока через нагреватель от I₁доI₂.

16. Проследить за процессом регулирования. Данныеиз

таблицы 3 на экране перенести в табл. 5.2 лабораторного журнала, построить по ним кривую переходного процесса системы регулирования и определить по ней экспериментальные значения параметров автоколебаний.

17. Заполнить табл. 5.3 и сравнить расчетные и экспериментальные значения параметровавтоколебаний.

18. Выключитьустановку.

Таблица 5.1. Кривая разгона объекта регулирования.

t, c

Т,0С

Т,⁰С

t, c

Т,0С

t, c

Т,0С

t, c Таблица 5.2. Исследование работы системы регулирования.

Т,

Кривая переходного процесса системы регулирования

Таблица 5.3. Расчетные и экспериментальные значения параметров автоколебаний в релейной системе

Номи-нальноезначе- ние тока I0, А	Задан- ное зна- чение темпе- ратуры Тзад, 0С	Свойства объектарегулиро-вания		Расчетные значения параметровавтоколебаний			Эксперименталь-ные значения параметров автоколебаний
		Время запаз- дыва- ния τ, с	Коэф-фици-ент ε, 1/с	Пери- од Тк, с	Час- тота ω,рад/с	Амп- литу- даА, 0С	Пери- од Тк, с	Час- тота ω,рад/с	Амп- литу- даА, 0С