Передаточные функции и значения их параметров во многом зависят от вида разгонной характеристики и от метода идентификации. Предлагается воспользоваться двумя известными методами. В случае, если разгонная характеристика подобна представленной на рис. 2.16, т.е. имеет существенное запаздывание, идентификация может быть выполнена по следующей методике.
При этом передаточная функция будет иметь вид
, (2.1)
а её параметры 
и 
определяются в соответствии с параметрами графика (рис. 2.16) по формулам:
Рис. 2.16 
(2.2)
Коэффициент передачи 
вычисляется как отношение установившегося значения выходной переменной объекта (температуры) к полному току через нагреватель. Нужно отметить, что такой характеристикой будут обладать объекты ОУ1 и ОУ2.
Значительно меньшим объемом обладает камера объекта ОУ3, что влияет на вид разгонной характеристики, на постоянные времени нагрева и охлаждения ОУ и, следовательно, на длительность переходного процесса.
В отличие от объектов ОУ1 и ОУ2 в объекте ОУ3 контролируется и регулируется только один параметр – температура, измерение которой осуществляется термосопротивлением ТСМ15, подключаемым к модулю NL-4RTD и обеспечивающим диапазон измеряемых температур от -50°С до +150°С. В силу малого объема ОУ3 его разгонная характеристика не будет иметь транспортного запаздывания (рис. 2.17).
Рис. 2.17
Для идентификации такого объекта можно воспользоваться одним из известных методов. В частности, если применить формулы:
, (2.3)
то получим следующую передаточную функцию:
. (2.4)
В формулах (2.3) значение 
определяется из графика (рис. 2.17), в соответствии с которым 
, 
. Коэффициент передачи вычисляется по формуле: 
, где 
– величина скачка входного сигнала, при которой выход объекта равен 
. Для ОУ3 это значение полного тока при включении нагревателя (рис. 2.18,в) на напряжение питания в 12 В. Значение отношения 
находится из номограммы (рис. 2.18), которое затем подставляется в формулы (2.3).
Рис. 2.18
По осям номограммы отложены следующие величины: 
, 
.
Пример. Пусть 
, тогда 
, 
при времени переходного процесса в 4000 с (1 деление = 1000 с). Поскольку 
и 
то в соответствии с формулами (3) получили следующие значения постоянных времени: 
, а величина коэффициента передачи 
, если 
. При этом график (рис. 2.19), полученный путем моделирования переходной функции по передаточной функции (2.4) с вычисленными значениями постоянных времени, полностью соответствует исходной разгонной характеристике.
Рис. 2.19
Следовательно, передаточная функция объекта с разгонной характеристикой (рис. 2.17) будет иметь вид:
.
По полученным в результате идентификации передаточным функциям (1) или (4) должно быть выполнено моделирование в соответствии со структурной схемой модели соответствующего объекта. Например, для объектов с транспортным запаздыванием схема модели представлена на рис. 2.20.
Рис. 2.20
Схема модели объекта ОУ3 будет отличаться от представленной на рис. 2.20 отсутствием звена Transport Delay. Если результаты моделирования будут существенно отличаться от экспериментальной характеристики, необходимо подбором параметров этой модели свести отличие к минимуму.
8. Содержание отчета
Отчет о выполнении задания должен содержать:
1. Цель работы (задание).
2. Экспериментальную разгонную характеристику ОУ.
3. Формулы и расчеты по идентификации ОУ. Его модель в виде полученной передаточной функции.
4. Схему или программу моделирования в пакете MatLab. Результаты моделирования и сравнения с опытными данными.
5. Уточненную передаточную функцию с числовыми значениями её параметров.
6. Критические замечания.
7. Выводы.
Контрольные вопросы
1. Какие методы идентификации по разгонной характеристике Вам известны? Их краткая характеристика. В чем отличие ОУ1 и ОУ2 от ОУ3? Какова размерность параметров моделей объектов управления.
2. Какие модули промышленной автоматики применяются в учебном лабораторном стенде? Каковы их назначение и характеристики?
3. Какова мощность используемых нагревателей?
4. Назначение OPC-сервера, процедуры его создания. Назначение программной системы NLopc. Как открыть её главное окно? Как создать образы устройств, подключенных к COM порту? Назначение конструктора пространства имен. Разновидности тегов и процедуры их создания.
5. Особенности создания тренда и его характеристик. Организация кнопки «Пуск».
6. Как осуществить автопостроение каналов АРМ?
7. Как представить каналы «Температура» и «Пуск» в виде «источник/приемник»?
8. Как выполнить привязку тегов проекта к тегам устройства ввода-вывода в программе NLорс?