Состав лабораторной установки
Данная лабораторная установка предназначена для автоматического позиционного регулирования заданной температуры с использованием электронагревательных элементов. Схема лабораторной установки представлена на рис. 6.1.
Рис. 6.1. Схема лабораторной установки для изучения свойств позиционного регулирования
теплового процесса
Объектом управления служит обычная лабораторная печь с встроенным малоинерционным нагревателем. В качестве регулятора температуры используется автоматический мост КСМ-2 с указателями нижнего и верхнего уровня температуры. На этих указателях установлены путевые выключатели "мало" и "много", контакты которых замкнуты, если указатель текущей температуры находится левее каждого из них. Эти путевые выключатели управляют промежуточным реле К1, которое в свою очередь включает или выключатель нагреватель.
Порядок выполнения работы
1. Установить указатель нижнего уровня предела регулирования, равного 580С, а верхнего – 60)С. Для этого нажать на стопорную защелку, расположенную в нижней передней части автоматического моста, выдвинуть шасси из корпуса на 10…15 см, ослабить винты, крепящие указатели, передвинуть указатели в нужное положение, закрепить винты и задвинуть шасси автоматического моста в корпус. При этом не путайте указатель нижнего уровня со стрелкой, показывающей текущую температуру, расположенную снизу шкалы .
2. Включить тумблер питания автоматического моста, закрыть переднюю крышку автоматического моста, включить тумблер лабораторной печи. При этом автоматический мост покажет значение температуры в печи, близкой к температуре окружающей среды. Подготовить секундомер или часы.
3. Через каждую минуту в течение 80 минут снять показания температуры со шкалы автоматического моста.
4. по полученным
результатам построить переходную
функцию
данной системы автоматического
регулирования температуры. Здесь T
– температура,
а t
– время. На
этом же графике отметить нижний и верхний
уровни регулирования. Убедиться, что
переходная функция с некоторого момента
времени носить периодический характер.
5. Определить
статическую ошибку
автоматического регулирования,
представляющую собой отклонение среднего
значения температуры на участке
установившегося режима от заданного
значения,
. (6.1)
Здесь
заданное значение температуры, равное
среднему арифметическому из заданных
значений минимального и максимального
уровня регулирования.
- среднее значение температуры на участке
установившегося режима, в данном случае
после первого «колебания» температуры.
Его можно оценить по построенному
графику переходного процесса или же
рассчитать как среднее арифметическое
между моментом времени второго пересечения
графика нижнего заданного уровня на
участке повышения температуры и
последнего пересечения верхнего уровня
на участке снижения температуры.
6. Определить
динамическую ошибку регулирования
,
представляющую собой максимальное
отклонение температуры от заданной на
участке после предварительного прогрева
печи (после первого пересечения переходной
функции нижнего заданного уровня),
. (6.2)
В общем случае
здесь
может быть и максимальным, и минимальным
значением температуры, лишь бы числитель
в (6.1) был бы максимальным.
7. Определить период колебательного процесса. Для этого на графике выделить несколько последовательных периода, по графику определить их длительность и найти из них среднее арифметическое.
8. Определить время переходного процесса. В данном случае это момент времени второго пересечения графика переходного процесса нижнего заданного уровня на участке повышении температуры.
9. Определить максимальную скорость повышения температуры на участке переходного процесса. Для этого в данном случае достаточно определить моменты времени пересечения графика с отметками 400С и 600С.
10. Определить среднюю скорость повышения температуры на участке установившегося режима. Для этого достаточно определить по графику моменты времени при повышении температуры от нижнего до верхнего уровня регулирования, а из полученных частных найти среднее арифметическое.
11. Определить среднюю скорость понижения температуры на участке установившегося режима. Для этого достаточно определить по графику моменты времени при понижении температуры от верхнего до нижнего уровня регулирования, а из полученных частных найти среднее арифметическое.