Задание 3 Дать краткие ответы на вопросы о возмущающем воздействии: определение, классификация, принцип устройства и работы вышеперечисленных элементов..
Задание 4 Сделать выводы.
Содержание отчета:
1. Тема и цель практического занятия.
2. Выполненное задание.
3. Вывод по работе.
Заключительный контроль:
1. Дать определение,что называется объектом управления?
2. Привести конкретные примеры элементов автоматических систем.
3. Назначение устройств перечисленных в работе.
4. Описать порядок работы систем автоматического регулирования по схеме указанной в работе.
Литература
1. Методические указания к выполнению лабораторных и практических работ по дисциплине «Судовые дизельные энергетические установки и их эксплуатация», 2014г..
2. Прохоренков А.М. Системы управления судовыми энергетическими процессами. Издательство Моркнига, 2017г. 442 с.
Лабораторная работа №56
Тема: Построение статической и динамической характеристики регулятора прямого и непрямого действия
Цель: Усвоить порядок построение графиков статической и динамической характеристики регулятора прямого и непрямого действия
Материальное обеспечение: учебный раздаточный материал, плакат.
Вводный контроль:
1. Дать определение САР,САУ.
2. Объяснить назначение и функции САР и САУ
3. Объяснить принцип действия САР прямого действия.
4. Объяснить принцип действия САР непрямого действия
5. Объяснить в чём принципиальное различие между регуляторами простого и непростого действия.
Краткие рекомендации
Как всякая материальная система, система прямого и непрямого автоматического регулирования может находиться в двух состояниях: статическом, т. е. равновесном, когда все ее звенья находятся в относительном покое и величина регулируемого параметра не меняется, и динамическом, когда все звенья системы находятся в движений и величина регулируемого параметра изменяется.
Примером статического состояния является такое состояние, при котором количество подаваемого в цилиндры двигателя топлива соответствует внешней нагрузке; рейка топливных насосов в это время не перемещается, и частота вращения коленчатого вала двигателя не меняется. Это состояние системы описывается дифференциальными уравнениями. Более наглядно такое состояние можно изобразить графически, определяя значение входного сигнала при равновесном состоянии в зависимости от положения исполнительного органа или, что идентично, в зависимости от нагрузки Построенный по этим значениям график называется статической характеристикой системы автоматического регулирования.
Рис. 2.5. Статические характеристики
Эта характеристика может быть двух видов: астатическая (рис. 2.5,а) и статическая (рис.2.5,б). В первом случае любому значению нагрузки в установившемся режиме соответствует одно и то же значение входного сигнала, во втором случае разным значениям нагрузки соответствуют разные значения входного сигнала.
Практически эта характеристика строится следующим образом: объекту последовательно устанавливают нагрузки 0,25, 50, 75,100% и при этих нагрузках в установившихся режимах определяют значения входного сигнала, который в эти моменты будет постоянным. Затем по полученным точкам строят график - статическую характеристику. Чем больше будет взято точек, тем точнее будет построена эта характеристика. Следует отметить, что построенная характеристика реального объекта, как правило, нелинейна.
Разность значений входного сигнала в установившемся режиме, замеренных при нулевой и полной нагрузках, называется статической ошибкой, или зоной неравномерности автоматической системы. ∆ Хвх (рис.2.5,б). Для качественной оценки этой величины вводят понятие степени неравномерности, которая определяется отношением величины зоны неравномерности ∆Хвх к величине заданного параметра Хзад. Степень неравномерности обычно определяется в процентах:
∆=(Хвх/ Хзад)*100%
В астатических системах эта величина равна нулю, а в статических имеет значение, отличное от нуля. -
Из-за наличия зазоров, сил трения и сил инерции регулятор начинает действовать на объект не одновременно с изменением регулируемой величины, а только после того, как она уже изменится на определенное значение. Такое свойство регулятора называется его нечувствительностью. Зона изменения входного сигнала, при которой выходной сигнал регулятора еще равен нулю, называется зоной нечувствительности Е. Зона нечувствительности является одной из важных технических характеристик системы автоматического регулирования. В пределах зоны нечувствительности регулятор не воздействует на процесс, и таким образом, статическая характеристика будет представляться не линией, а некоторой полоской шириной Е. В связи с этим вводится понятие степени нечувствительности системы автоматического регулирования, которая определяется отношением зоны нечувствительности к величине заданного параметра Хзад
ἐ=(Е/ Хзад)*100%
Эта величина для действующих судовых автоматических систем составляет 1-4 %.
Динамическое состояние автоматической системы - это такое состояние, когда Q1≠Q2, Хвх изменяется, Хчэ =Х3.Э, Yвх = 0 и исполнительный орган в это время перемещается. Динамическое состояние системы аналитически выражается дифференциальными уравнениями, а графически в виде графика, где по оси абсцисс откладывается время Т (в секундах), а при оси ординат - значение входного сигнала Хвх.
Этот график строят следующим образом: изменяют внешнюю нагрузку на объект и через определенные промежутки времени определяют величину входного сигнала до тех пор, пока он не станет постоянным (автоматическая система придет в равновесное состояние). По полученным данным строят график с осями входной сигнал Хвх - время Т.
Один из таких графиков изображен на рис. 2.6. По графику переходного процесса судят о качестве и показателях переходного процесса автоматической системы регулирования:
- величина Т пер называется временем переходного процесса, т. е. это период времени, по истечении которого отклонение входного сигнала Хвх от заданного значения Хза д не будет превышать величины Е, т. е. рассмотренной ранее зоны нечувствительности. Например, при регулировании частоты вращения коленчатого вала
Например, при регулировании частоты вращения коленчатого вала двигателя внутреннего сгорания время переходного процесса должно составлять 1-5 с, при регулировании уровня воды в паровом котле 5-10 с, при регулировании температуры охлаждающей воды системы охлаждения двигателя 5-15 мин;
- максимальное отклонение входного сигнала от заданного значения ∆ Хвх. По условиям работы объектов эта величина не должна превышать заданные значения. Например, при регулировании частоты вращения судовых двигателей внутреннего сгорания эта величина не должна превышать 10% номинальной, заданной частоты вращения; при регулировании уровня вода в паровом котле 50 мм уровня; при регулировании температуры воды и масла двигателей внутреннего сгорания ±5*С. А
По внешнему виду графики переходных процессов могут быть разными. При апериодическом переходном процессе (рис. 2.7,а) при изменении нагрузки входной сигнал меняется до определенного значения, а затем плавно восстанавливается до заданного значения. В случае колебательного затухающего процесса (рис.2.7,б) при изменении нагрузки входной сигнал изменяется до определенного значения, затем начинает приближаться к заданному значению, но вследствие инерции звеньев системы не устанавливается на заданном значении, а изменяется в другую сторону, но уже с меньшим отклонением. Входной сигнал начинает вновь изменяться в обратную сторону, его отклонение от заданного значения вновь будет уменьшаться. Процесс регулирования закончится, когда колебания входного сигнала выровняются. При колебательном расходящемся переходном процессе отклонения входного сигнала от заданного значения все время увеличиваются (рис.2.7,в). Первые два вида переходных процессов применяются в действующих автоматических системах, а последний свидетельствует о неправильном выборе или настройке регулятора и применяться, естественно, не может.