Исследование автоматической системы регулирования теплового объекта
Федеральное
агентство по образованию
Государственное
образовательное учреждение
высшего
профессионального образования
Уфимский
государственный нефтяной технический университет
Отчет
о лабораторной работе №1
«Исследование
АСР теплового объекта»
по
курсу
«Теория
автоматического управления»
Выполниил:
ст.гр.АГ-10-01 Касимов А.С.
Бекмурзин
М.К.
Проверил:
ассистент Таушева Е.В.
Уфа
2012
1. Цель работы: Исследование основных принципов
и свойств простейшей АСР.
. Схема и описание установки
функциональная схема АСР
Исследуемая АСР состоит из объекта
регулирования, датчика температуры (термопары), цифрового регулятора и
исполнительного устройства (усилителя мощности).
Объект управления - проточная емкость для
нагрева воды.
Регулируемая величина (у) - температура
выходящей воды. Ею можно управлять, изменяя сигнал на усилитель мощности
электронагревателя - это управляющее воздействие (u).
Равномерность нагрева воды обеспечивает мешалка.
Возмущающими воздействиями (f)
являются: температура входящей воды, окружающая температура и др.
Значение регулируемой величины показывает и
регистрируется в тренажере в окне трендов (графиков).
. Описание регулятора
работа в ручном режиме
В данной АСР используется цифровой регулятор. Он
может работать в 2-х режимах: ручном и автоматическом. Переключение
осуществляется кнопкой «руч/авт». На ней же отображается текущий режим: если
цвет надписи красный - регулятор в ручном режиме, если зеленый - в
автоматическом. С помощью регулятора в АСР может быть реализован один из 4-х,
так называемых, типовых законов регулирования: П, ПИ, ПД, ПИД. Передаточная
функция регулятора:
где Кр, Кi,
Кd - настройки
регулятора, соответственно пропорциональный, интегральный и дифференциальный
коэффициенты.
Например, при реализации ПИ регулятора, Кd
= 0 (Д-составляющая), Кр, Кi,
- ненулевые значения (П и И-составляющие).
Когда регулятор работает в ручном режиме,
обратная связь отсутствует и оператор может непосредственно изменять сигнал на
исполнительное устройство. В автоматическом режиме обратная связь включена и
сигнал на клапан определяется регулятором в зависимости от ошибки регулирования
е (е = х - у).
4. Результаты эксперимента
Ручной режим.
Цель работы - в ручном режиме вывести объект на
статический режим с температурой Т = Тзад. с точностью +5 0С.
. Тзад. = 45 0С
. Изменяя значение мощности (u,%)
и следя за изменениями регулируемой величины (температуры, 0С), устанавливаем
заданное значение температуры.
. Записываем полученные данные в таблицу
. График, полученный в результате работы:
Автоматический режим.
550С
|
Кр
|
Кi
|
Кd
|
|
20
|
1,20
|
1,20
|
Номер
опыта
|
Задание
|
Настройки
регулятора
|
|
|
Кр
|
Кi
|
Кd
|
1
|
450С
|
10.00
|
1.20
|
1.20
|
2
|
550С
|
20.00
|
1.20
|
1.20
|
3
|
60 0С
|
10.00
|
2.20
|
4
|
50 0С
|
10.00
|
1.20
|
2.20
|
Опыт 1:
Опыт 2:
Опыт 3:
Опыт 4:
П-закон: Kd
= 0; Ki = 0; Kp
= 0; Т = 75 0С
Пи-закон: Kd
= 0; Ki = 1,20; Kp
= 10.00 Т = 50 0С
Расчет настроек по методу Циглера-Никольса
Ккр = 20.00; Ткр = 8 с
Регулятор
|
Настройки
регулятора
|
|
Кр
|
Кi
|
Кd
|
П
|
10
|
-
|
-
|
ПИ
|
9
|
1,44
|
-
|
ПИД
|
12
|
3,2
|
11,25
|
П
ПИ
ПИД
автоматический система регулирование
термопара
Вывод: Мы исследовали простейшую автоматическую
систему регулирования, посмотрели как влияют на нее различные возмущающие и
управляющие воздействия. Пытались управлять печью вручную и автоматически -
результаты показали на трендах. Нарисовали графики переходных процессов и
установили, что лучшим регулятором является ПИД-регулятор.