- •Автоматика, автоматизация производственных процессов и асутп
- •Часть 2
- •© Уо «Могилевский государственный университет продовольствия»
- •1 Лабораторная работа №9. Исследование непрерывной аср расхода жидкости
- •1.1 Общие сведения
- •Описание объекта исследования
- •1.3 Задание на выполнение работы
- •1.4 Методика выполнения работы
- •1.5 Порядок выполнения работы
- •1.6 Требования к отчету
- •1.7 Контрольные вопросы
- •2 Лабораторная работа № 10. Исследование автоматической системы двухпозиционного регулирования
- •2.1 Общие сведения
- •2.2 Описание лабораторного стенда
- •2.3 Задание на выполнение работы
- •2.4 Методика выполнения работы
- •2.5 Порядок выполнения работы
- •2.6 Требования к отчету
- •2.7 Контрольные вопросы
- •3 Лабораторная работа № 11. Аналого-цифровое преобразование (ацп)
- •3.1 Общие сведения
- •3.2 Задание на выполнение работы
- •3.3 Порядок работы
- •3.4 Требования к отчету
- •3.5 Контрольные вопросы
- •4 Лабораторная работа №12 Применение интегральных схем
- •4.1 Общие сведения
- •4.2 Задание на выполнение работы
- •4.3 Порядок работы
- •4.4 Требования к отчету
- •4.5 Контрольные вопросы
- •5 Лабораторная работа №13 Аналоговое измерение температуры и преобразование результатов измерения в цифровой сигнал
- •5.1 Общие сведения
- •5 Рисунок 5.1 – Дискретизация по времени и квантования функции .3 Задание на выполнение работы
- •5.4 Порядок работы
- •5.5 Требования к отчету
- •5.6 Контрольные вопросы
- •Методические указания к выполнению лабораторного практикума для студентов технологических и механических специальностей. Часть 2
- •Л.А. Лоборева
1.7 Контрольные вопросы
1) Приведите структурную схему непрерывной АСР. Какие элементы в нее входят и каково их назначение?
2) Чем отличаются стабилизирующие, программные и следящие системы автоматического регулирования?
3) Что называется законом регулирования?
4)Приведите законы регулирования П-, ПИ-, ПД-, и ПИД- регуляторов.
5) В каких случаях в АСР могут возникать переходные процессы?
6) Какие параметры характеризуют качество работы АСР? Как их определить из графика переходного процесса?
7) Типовые переходные процессы в АСР и их характеристика.
2 Лабораторная работа № 10. Исследование автоматической системы двухпозиционного регулирования
Цель работы: Изучение позиционного закона регулирования на примере автоматической системы двухпозиционного регулирования температуры; анализ влияния параметров системы на качество двухпозиционного регулирования.
2.1 Общие сведения
Простейшая система двухпозиционного регулирования может быть представлена в виде последовательного соединения позиционного регулятора (ПР) и объекта регулирования (ОР), охваченных отрицательной обратной связью (рисунок 2.1). Основным возмущающим воздействием здесь является нагрузка объекта Z, изменение которой компенсируется регулирующим воздействием X. Выходная величина двухпозиционного регулятора Х может принимать только два значения, соответствующие максимальному (Хmах) и минимальному (Хmin) регулирующему воздействию на объект.
Р исунок 2.1 - Структурная схема автоматической системы двухпозиционного регулирования
Р исунок 2.2а – Статическая характеристика идеального двухпозиционного регулятора |
Рисунок 2.2б – Статическая характеристика реального двухпозиционного регулятора |
На рисунке 2.2а изображена статическая характеристика идеального двухпозиционного регулятора, мгновенно меняющего свой выходной сигнал Х при достижении регулируемой величиной Y заданного значения YЗ. Реальный регулятор обладает некоторой зоной нечувствительности σу (рисунок 2.2б), в пределах которой изменение регулируемой величины Y не приводит к изменению регулирующего воздействия Х Другими словами, регулятору необходимо некоторое время для срабатывания, поэтому он начинает вступать в работу с запаздыванием.
При Y<Yз идеальный позиционный регулятор вырабатывает регулирующее воздействия Х=Хmax, вызывающее изменение выходной величины Y (см. рисунок 2.3).
Р исунок 2.3 - Изменение выходной величины Y и регулирующего воздействия X при симметричных автоколебаниях (регулятор с зоной нечувствительности σy)
При достижении Y величины Yз регулятор должен был бы сработать, однако, ввиду наличия зоны нечувствительности σу, изменение регулирующего воздействия с Xmax до Xmin происходит с некоторым запаздыванием, при Y>Yз (рисунок 2.3). Таким образом, при использовании двухпозиционных регуляторов величина Y совершает колебания относительно заданного значения Yз. Такие колебания относительно среднего значения с амплитудой А и периодом Т называются автоколебаниями. Период автоколебаний Т = Тв + То, где Тв и То- периоды включения (Х = Xmax) и отключения (Х = Xmin) сигнала регулирующего воздействия соответственно. На рисунке 2.3 изображены так называемые симметричные автоколебания (относительно линии Y = Yз) регулируемой величины.
На практике чаще приходится сталкиваться с автоколебаниями, форма которых несимметрична относительно линии Y = Yз (см. рисунок 2.4).
При несимметричных автоколебаниях возникает так называемая квазистатическая ошибка регулирования «а», равная отклонению среднего значения (оси) автоколебаний от заданного значения регулируемой величины Yз. При Тв< То, а >0, т.е. среднее значение автоколебаний лежит выше прямой Y=Yз и наоборот. Качество двухпозиционного регулирования характеризуется параметрами возникающих в системе автоколебаний: амплитудой А, частотой колебаний и смещением «а» среднего значения относительно заданного значения Yз. Эти параметры зависят от времени запаздывания tз и емкости объекта регулирования, его нагрузки Z, величины зоны нечувствительности регулятора σу и пределов изменения регулирующего воздействия ∆Х= Хmах- Хmin .Чем меньше А и «а», тем выше качество регулирования, при этом частота колебаний не должна быть очень большой.
Р исунок 2.4 - Изменение выходной величины при несимметричных автоколебаниях
С увеличением зоны нечувствительности позиционного регулятора σу качество регулирования ухудшается: увеличивается амплитуда А и период колебаний Т в системе. Амплитуда уменьшается с уменьшением ∆Х, т.е. величины регулирующего воздействия. Однако здесь необходимо иметь в виду, что величины Хmах и Хmin зависят от нагрузки объекта Z. Поэтому большие пределы изменения регулирующего воздействия ∆Х могут быть установлены только при незначительных колебаниях нагрузки объекта регулирования.
От нагрузки объекта зависит, в основном, величина и знак параметра «а» - смещения оси автоколебаний относительно Yз. При определенной нагрузке Z=Zо для данного объекта а=0. При Z>Zo величина а<0, а при Z<Zо для данного объекта а>0. Отклонение нагрузки от Zо в обе стороны приводит к возрастанию периода автоколебаний Т.
Позиционные регуляторы просты по конструкции, надежны в работе, несложные в настройке и обслуживании. Поэтому во всех случаях, когда позиционные регуляторы способны обеспечить требуемое качество регулирования, следует применять именно их. Обычно позиционные регуляторы используют на объектах, обладающих малым запаздыванием, большой емкостью.