Учебное пособие КТС

Рис. 93. Значение коэффициентов К1, К2 и К3 для объекта

первого порядка с запаздыванием

243

Рис. 94. Значение коэффициентов К1, К2 и К3 для объекта

второго порядка с запаздыванием

244

Таблица 59

Входы-выходы алгоритма АНР

Номер	Обозначе-	Вх-Вых	Назначение
	ние
01	ХВХ	Вход	Входной сигнал
02	СПС	“	Команда пуска
03	К2	“	2-й настроечный коэффициент
04	К3		3-й настроечный коэффициент
01	DКОН	Выход	Признак конца анализа
02	NТЕК	“	Текущий номер периода колебаний
03	YK	“	Амплитуда колебаний
04	TK		Период колебаний
05	DОПТ		Признак достижения оптимума
06	КР		Рассчитанное значение КР
07	ТИ		Рассчитанное значение ТИ

Методика настройки регулятора, основанная на анализе ав- токолебаний, заимствована из книги «Автоматизация настройки систем управления» под редакцией В.Я. Ротача, Москва, Энерго- автомиздат 1984 г.

2. Техническая структура системы автоматического регулирования

Физическая структура САР включает (см рис.95):

1.Модель рабочего пространства печи с дутьевым вентилятором;

2.Дифманометр колокольный типа ДКО-3702;

3.Нормирующий преобразователь НП-ПЗ;

4.Клеммно-блочный соединитель КБС-23 с нормирующими резисторами;

5.Блок контролера непрерывно-дискретной модели комплект- ности 13, который включает в себя

6.УСО группы А : 8 аналоговых входов, 2 аналоговых выхода.

7.УСО группы Б : 16 дискретных выходов.

8.Клеммно блочный соединитель КБС-22;

9.Блок ручного управления БРУ-32;

10.Задатчик РЗД-22;

11.Пускатель ПБР-2М;

12.Исполнительный механизм постоянной скорости ИМ 2/120;

13.Блок питания БП-21, использующийся для питания блока контроллера и внешних цепей;

14.Миллиамперметр 0..5 мА.

245

На рис. 95 приведена схема физической структуры системы автоматического регулирования давления в рабочем пространст- ве. Принципиальная электрическая схема системы автоматическо- го регулирования приведена на рис.96

РЗД-22		БК			БРУ-32		ПБР-2М		ИМ2/120
		Р-130
		(13)
						Положение вала ИМ %

Рабочее

mA НП-ПЗ ДКО пространство

печи

Рис.95. Схема физической структуры системы

автоматического регулирования давления в рабочем пространстве печи

3. Постановка задачи

По заданной структурной схеме составить контур автомати- ческого регулирования с ПИ-законом регулирования, оперативным управлением и с возможностью автоматической настройки регуля- тора. В качестве регулирующего алгоритма использовать алгоритм РИМ – регулирование импульсное (см. лабораторную работу №4),

для автоматической настройки регулятора использовать алгоритм АНР – автонастройка регулятора.

Всхеме контура оперативного управления предусмотреть

Вкачестве базовой схемы конфигурации алгоритмов про- граммы блока контроллера для системы автоматического регули-

рования с автонастройкой регулятора можно использовать схему конфигураций алгоритмов, показанную на рис. 97.

Самостоятельно заполнить таблицы «Состав конфигура- ций», «Конфигурация алгоритмов» и «Параметры настройки». На-

строечные входы КР, ТИ, СНАСТ в алгоритме РИМ и СПС в алгоритме

АНР задать как коэффициенты.

246

Рис.96. Принципиальная электрическая схема системы

автоматического регулирования давления в рабочем пространстве печи

247

01-ВАА07-03			02-РИМ21--00						03-ИВБ16-01
(РПЕЧИ) 01			02
(ЗДН) 02			01	01				01
	СНАСТ
(% хода ИМ) 03			11
	ХНО
			12
	К1
			13						04-АНР30--00
		КР
			06
	ТИ								01	DКОН 01
			07
										N 02
	ТМ					СПС
			09						02
										YК 03
						К2
									03	ТК 04
						К3				DОПТ 05
									04
										КР 06
										ТИ 07

Рис.97. Схема конфигураций алгоритмов контроллера Р-130

регулирования давления в рабочем пространстве печи с автонастройкой регулятора

Первоначальные значения коэффициентов настройки алго- ритма РИМ и коэффициентов К1, К2, К3 определить по экспери- ментальной кривой разгона и статической характеристике. Значе- ние величины порога срабатывания нуль-органа установить ХНО=5%. В приборных параметрах контроллера установить ком- плектность 13.

4.Порядок выполнения работы

1.Снять статическую характеристику, для чего с помощью БРУ установить выходной вал исполнительного механизма на 0% и до-

ждаться установления показаний миллиамперметра после чего

записать эти показания. Повторить эти действия для 10%,20%,30%

.. 100% хода исполнительного механизма ИМ;

2.Построить статическую характеристику объекта в координатах «Положение выходного вала исполнительного механизма % - по- казания миллиамперметра %».

3.Снять динамическую характеристику объекта в окрестностях точки 50% положения выходного вала исполнительного механиз-

248

ма, для чего с помощью блока ручного управления (БРУ) устано- вить вал исполнительного механизма на 40-50%, дождаться уста- новления показаний, после этого ступенькой изменить положения выходного вала на 10-15% и зафиксировать изменение показаний по миллиамперметру. Повторить те же действия изменив на про- тивоположное направление перемещения выходного вала.

4. Построить динамические характеристики и для каждого случая определить динамические параметры объекта: КОБ, ТОБ, τОБ. Также

КОБ дополнительно определить по статической характеристике объекта. Определить время перемещения вала исполнительного механизма от начального положения 0% до конечного положение

100%.

5. Усреднить данные по КОБ, ТОБ, τОБ. Рассчитать соотношение τОБ/ТОБ. Задавшись показателем колебательности М=1,2-1,3 опре- делить по графикам рис. 93, 94 коэффициенты К1, К2, К3. Устано- вить эти коэффициенты в настройках алгоритма РИМ и АВР. Так- же в алгоритме РИМ установить настроечный параметр – время полного хода вала исполнительного механизма.

6. Перевести контроллер в режим «РАБОТА» и установить ав- томатический режим работы. Алгоритмы РИМ и АНР перевести в режим автонастройки. Определить оптимальные коэффициенты настройки регулятора ручным расчетом и автоматически для чего:

6.1.Установить задание давления в рабочем пространстве пе- чи 50Па и дождаться установление колебательного режи- ма в контуре.

6.2.Зафиксировать 3-5 колебаний. Определить среднее время периода этих колебаний и амплитуду. Рассчитать значе- ние ТИ и КР по формуле (1).

6.3.Контролировать на выходе DКОН алгоритма АНР сигнал окончание анализа. После окончания автоматического анализа проконтролировать значение периода и амплиту- ды колебаний, определенных алгоритмом АНР. Прокон-

тролировать рассчитанные алгоритмом новые параметры настройки.

6.4.Остановить процесс автонастройки (СПС=0), задать рас-

считанные параметры настройки на вход алгоритма РИМ и запустить новый цикл режима автонастройки (СПС=1).

7.Повторять п.6 до тех пор пока рассчитанные в новом цикле ав-

тонастройки коэффициенты КР и ТИ станут мало отличаться от предыдущих значений и на выходе DОПТ не появиться сигнал

249

DОПТ=1, что говорит об окончании автонастройки. Результаты

ручного расчета и расчетов производимых алгоритмом АНР в каждом цикле фиксировать в таблице следующего вида:

Номер

КР в

ТИ в

Период

Амплитуда

Расчет

Расчет

цикла

начале

нача-

колебаний

колебаний

КР

ТИ

цикла

ле

ТК

YК

цикла

РУЧ

АНР

РУЧ

АНР

РУЧ

АВТ

РУЧ

АВТ

1

1

15

…

…

…

…

…

…

…

…

2

…

…

…

…

…

…

…

…

…

…

8.Установить режим работы регулятора РИМ (СНАСТ=0). Устано- вить рассчитанные оптимальные настройки алгоритма РИМ, перейти на автоматический режим работы САР, установить задание, соответствующее 30% выходного вала ИМ (опреде- лить по статической характеристике) и дождаться окончание переходного процесса.

9.Увеличить задание до величины соответствующей 50-60% вы- ходного вала ИМ и зафиксировать переходных процесс.

10.Внести возмущение со стороны регулирующего органа (РО), для чего с помощью БРУ перейти на ручной режим работы, ступенькой изменить положение выходного вала на 10-15%

быстро перейти обратно в автоматический режим работы и зафиксировать переходный процесс в системе автоматическо- го регулирования.

11.По построенной кривой переходного процесса определить по- казатели качества регулирования: перерегулирование δ, время

регулирование tРЕГ, показатель колебательности М. Сделать выводы.

5.Оформление отчета

Отчет по выполненной лабораторной работе должен содер-

жать:

1. Краткое описание алгоритма АНР – автонастройка регуля- тора, метода автонастройки, режимов работы и последовательно- сти действий при автонастройки.

250

2.Структурную, электрическую принципиальную схему САР. Схему конфигурации алгоритмов программы регулирования, опе- ративного управления и автонастройки.

3.Таблицы "Состав конфигураций", "Конфигурирование алго- ритмов" и "Настройка алгоритмов".

4.Заполненную таблицу циклов автонастройки.

5.Графики переходных процессов в системе автоматического регулирования при возмущении со стороны нагрузки и сос стороны задания.

6.Определение показателей качества полученных переход-

ных процессов.

7.Определение показателя колебательности М и сравнение его с заданным при определении оптимальной настройки ПИ- регулятора.

8.Выводы по работе.

6.Самостоятельная работа

Разработать схему конфигурации алгоритмов для контура регулирования давления в рабочем пространстве нагревательной печи с автонастройкой, автоматическим переключением в режим

автонастройки и обратно по команде оператора с лицевой панели блока контроллера, автоматической подстановкой рассчитанных

значений параметров настройки регулятора в алгоритм РИМ и оперативным управлением контуром регулирования и процессом автонастройки с лицевой панели блока контроллера.

В качестве сигнала команды перехода контура в режим на-

стройки и обратно использовать клавишу на лицевой панели блока контроллера. Режим работы контура и текущее состояние автонастройки (работа или автонастройка) должно контролиро- ваться по ламповым индикаторам лицевой панели. Также необхо-

димо контролировать текущее значение параметров настройки регулятора на цифровых индикаторах лицевой панели.

Проверить работоспособность полученной схемы управле- ния на лабораторном стенде. Снять временные характеристики работы контура в различных режимах.

251

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №12

Изучение системы автоматического регулирования температуры нагревательной печи с ПИД –регулятором, пропорциональным исполнительным устройством и программным задатчиком

1. Программное управление заданием

Программное управление заданием контура обеспечивает изменение величины задания во времени по заранее определен- ной траектории. Программное управление заданием контура мо- жет осуществляться только в регулирующей модели контроллера. Кроме того, при оперативном управлении контуром оператор мо- жет выбирать одну из 40 программ изменения задания, контроли- ровать ход изменения задания во времени, управлять ходом изме-

нения программного задания с помощью команд оперативного управления программным заданием – «ПУСК», «СТОП», «СБРОС». Формирование программного задание и управление им осуществляется алгоритмами ПРЗ – «программный задатчик» и ЗДН – «задание» совместно с алгоритмом оперативного управле- ния – ОКО.

Алгоритм ПРЗ(27)-программный задатчик

Программный задатчик формирует кусочно-линейную функ- цию во времени, состоящую из нескольких (до 47) отрезков. Для

каждого отрезка задается его продолжительность во времени и конечная ордината. Предусмотрена возможность пускать, оста- навливать и сбрасывать программу. Программа может выполнять- ся заданное число раз.

В состоянии сброса сигнал Y на выходе алгоритма имеет на- чальное значение Y0=X0. После пуска сигнал Y начинает изменять- ся в соответствии с заданной программой. Параметры Хi и Тi на

настроечных входах задают соответственно конечные ординаты и продолжительность отдельных участков программы. Формирова- ние программным задатчиком сигнала показано на рис. 98.

Если выход Y соединен с одним из входов "ПРЗ" алгоритма задания ЗДН, то пускать, останавливать и сбрасывать программу можно с помощью клавиш лицевой панели. Кроме, того, независи- мо от связи с алгоритмом ЗДН, алгоритм ПРЗ переводится в со- стояние "пуск", «стоп», «сброс» с помощью дискретных сигналов соответственно СП, ССТ и ССБР, поступающих на вход алгоритма.

252