Исследование инерционности объекта.

Запишем передаточную функцию в следующем виде:

Предположим, что при подаче на вход объекта ступенчатого воздействия была получена переходная характеристика (рисунок 6).

Рисунок 6. Параметры передаточной функции.

Коэффициентом усиления (K) называется величина, показывающая, во сколько раз данное звено усиливает входной сигнал (в установившемся режиме), и равна отношению выходной величины у в установившемся режиме ко входной величине х:

Установившееся значение выходной величины (у_уст) - значение у при t ® ¥.

Запаздыванием t называется промежуток времени от момента изменения входной величины х до начала изменения выходной величины у.

Постоянная времени Т - время, за которое выходная величина достигает установившегося значение, если изменяется с начальной постоянной скоростью. Может быть определена несколькими методами в зависимости от вида передаточной функции. Наиболее просто Т определяется следующим образом: сначала проводится касательная к точке перегиба, затем находятся точки пересечения с осью времени и асимптотой y_уст; время Т определяется как интервал времени между этими точками. В случае, если на графике между точкой перегиба имеется вогнутость, определяется дополнительное запаздывание t_доп, которое прибавляется к основному: t = t + t_доп.

Инструкция по использованию программы

Данная виртуальная лабораторная работа позволяет моделировать объект регулирования - котельную установку, с различными физическими параметрами, а также технологический процесс регулирования температуры на выходе по каналу: температура – расход газа.

Для запуска лабораторной работы найдите файл с расширением.exe и запустите его (двойным щелчком мышки). Перед вами появится окно приветствия (рисунок 7).

увык34це

Рисунок 7. Начало работы.

Нажимаем кнопку «Начать» (кнопка «Выход» завершит работу программы), и на экране появляется 3 новых окна: управление, графики и схемы; с ними нам и предстоит работать. Первое окно - окно приветствия теперь можно закрыть, если мешает, нажав на крестик в правом верхнем углу.

Схемы

В нижней части экрана находится окно схемы, которое разделено на 2 вкладки: «Схема установки» и «Модель САР». Нажав на вкладку «Схема установки» мы видим перед собой лабораторный стенд (рисунок 8).

Рисунок 8. Лабораторный стенд.

На стенде расположена, изучаемая нами котельная установка. Слева расположен выключатель, чтобы начать эксперимент необходимо нажать на него левой кнопкой мыши, при этом положение выключателя изменится, лампочка-индикатор снизу под выключателем загорится, и котёл начнёт работать. Во время работы котла приборы – датчик расхода газа, термоэлектрические термометры, датчик давления воздуха; показывают соответствующие значения. Расход газа может изменяться от 0 до 10000 м³/час. (Крайнее левое нижнее положение стрелки соответствует нулю). По достижении определённой температуры вода в котле начинает кипеть. Если мы снова нажимаем на выключатель – эксперимент останавливается (индикатор потухнет), но при это все параметры остаются теми же и мы можем продолжить эксперимент с момента остановки просто включив лабораторный стенд. Для того чтобы начать процесс с начала предусмотрена специальная кнопка в окне «Управление», вкладка «Параметры регулирования».

Нажав на вкладку «Модель САР» мы увидим структурную схему модели САР (рисунок 9).

Рисунок 9. Структурная схема модели САР.

Принцип работы САР уже был описан в разделе «Система атоматического регулирования». В схеме на рисунке 9 к схеме на рисунке 2 добавлены 3 звена и 2 суммирующих устройства (СУ). Звено k=1/Tжо нужно для перехода к безразмерной величине, которая подаётся на вход модели объекта регулирования, подробно описанной выше. Рассогласование T делится на номинальное значение Tжо, в результате на вход регулятора поступает величина Tб.

X – величина изменения расхода газа, по отношению к номинальному.

Y - величина изменения температуры на выходе, по отношению к номинальной.

На график же выводятся значения T в градусах, и Fг в м³/час. Для этого безразмерные значения X и Y умножаются на номинальные и прибавляются к текущим T и Fг.

Управление

Окно управления разделено на 2 вкладки: «Физические параметры»(рисунок 10) и «Параметры регулирования»(рисунок 11).

Рисунок 10. Вкладка «Физические параметры»

Во вкладке «Физические параметры» мы изменяем параметры котла. Все они представлены на рисунке 10, влияние физических параметров подробно описано в разделе «Объект регулирования» данного пособия. Изменяя параметры в этой вкладке мы можем получать котельные установки разных размеров и типов.

Во вкладке «Параметры регулирования» мы управляем технологическим процессом. Слева изменяем параметры ПИД регулятора: усиление, пропорциональная и интегральная составляющие. Чтобы получить из ПИД регулятора ПИ, ПД или П регулятор нужно обнулить соответствующие коэффициенты (например, для ПД регулятора изодром = 0). Подробно ПИД регулятор описан в теоретической части, раздел «Регуляторы». Внизу включаем выключаем автоматическое регулирование. Если выключено, регулятор не работает, расход газа задаём сами, если включено – задаём температуру (Тs). Можно изменять скорость открытия заслонки, устанавливая флажок в соответствующем месте.

Рисунок 11. Вкладка «Параметры регулирования»

Снизу расположены 2 кнопки.

«Снять переходную характеристику» - на вход ОР подаётся ступенчатый сигнал, соответствующий изменению расхода газа на 100 м³/час. То, что получается на выходе ОР рисуется в окне «Графики», вкладка «Переходная характеристика»

«Начать эксперименты сначала» - лабораторный стенд выключается, параметры (Tout, Fг) устанавливаются в начальное значение.

Графики

Окно графики разделено на 2 вкладки: «Технологический процесс» и «Переходная характеристика».

Во вкладке «Технологический процесс» (рисунок 12) отображаются 2 зависимости: Tout (t) – сверху и Fг(t) - снизу, где t – модельное время. Графики в этой вкладке рисуются только когда включен лабораторный стенд; модельное время также идёт только тогда, когда включен стенд. Графики можно снять с помощью комбинации Alt+PrintScreen или перерисовав в тетрадь. Перед тем как снимать графики остановите работу лабораторного стенда. Для удобства можно растянуть окно «Графики», потянув мышкой за края.

Рисунок 12. Графики. Технологический процесс.

Снизу в правом углу расположена кнопка, которая ускоряет технологический процесс (для удобства исследований).

Во вкладке «Переходная характеристика» рисуется переходная характеристика ОР (рисунок 13) при подаче на вход ступенчатого сигнала, соответствующего изменению расхода газа на 100 м³/час. Рисуется она по нажатию на кнопку «Снять переходную характеристику», расположенную в окне «Упраление». Справа расположены кнопки, с помощью которых можно «растянуть» / «сжать» график.

Рисунок 13. Графики. Переходная характеристика.

Для завершения работы программы нажмите на крестик в правом верхнем углу окна управления или на кнопку «Выход» окна приветствия.