13369

Дослідження об’єкту регулювання

Лабораторная работа

Информатика, кибернетика и программирование

1. Тема роботи: Дослідження обєкту регулювання. 2. Мета роботи: 1.1.Вивчити методику експериментального дослідження статичних і динамічних характеристик обєкту регулювання. 1.2.Навчитись експериментально визначити основні параметри об'єкту. 3.Короткі теоретичн

Украинкский

2013-05-11

155.5 KB

1 чел.

1. Тема роботи: Дослідження об’єкту регулювання. 

2. Мета роботи:

1.1. Вивчити методику експериментального дослідження статичних і динамічних характеристик об’єкту регулювання.

1.2. Навчитись експериментально визначити основні параметри об'єкту.

3. Короткі теоретичні відомості

Об’єктами автоматичного регулювання називають машини, апарати, технологічне обладнання або їх - сукупність, яким потрібна спеціально організована зовнішня дія для їх функціонування за заданим алгоритмом. В загальному вигляді об’єкт автоматизації характеризується функціональною залежністю  між вихідною Хвих і вихідною Хвх фізичними величинами при наявності збурення  і завади F.

Мал. 2.1. Схематичне зображення об’єкту автоматичного регулювання

Вихідна величина Хвих характеризує стан регульованого параметру /температура, тиск, рівень, густина, концентрація, вологість і інше/ об'єкту. Вхідна величина Хвх характеризує кількість енергії чи речовини, яка необхідна для забезпечення заданого значення регульованого параметру з врахуванням дії збурення F і завади f , які обумовлюють зміну регульованого параметру - це зміна навантаження об'єкту, втрати енергії, сировини за рахунок порушення герметичності і інше. До завад відносять дію не передбачуваних зовнішніх факторів, наприклад, зміна температури оточуючого середовища, зміни напрямку і швидкості вітру, зміни вологості і таке інше.

Кількісно Хвх формується спеціальними самодіючими засобами керування - регуляторами.

Властивості об’єктів автоматичного регулювання /ОР/ описуються певними рівняннями в статичному /статична характеристика/ динамічному /перехідна характеристика/ режимах. Статична характеристика об'єкту являє собою залежність  в усталеному режимі при постійному збуренні. Якщо ця залежність лінійна, то статична характеристика описується лінійним рівнянням

                                                       (2.1)

де К - коефіцієнт перетворення.

Якщо статична характеристика нелінійна, то при малих відхиленнях вихідної величини може бути лінеаризована, тоді

                                                          (2.2)

Перехідна характеристика об'єкту являє собою графік зміни вихідної /регульованої/ величини Хвих в часі, якщо на вхід подається дія одиничної функції Хвх=1(t). Загальний вигляд перехідних характеристик для типових об’єктів наведено на мал. 2.2.

З перехідної характеристики об’єкту визначають важливий параметр – сталу часу Т , яка характеризує інерційні властивості об’єкту. Стала часу Т характеризує час, за який вихідна величина Хвих досягла би нового усталеного значення, якби швидкість зміни була постійною. Практично Т дорівнює часу, який відсікає на осі проекція дотичної до перехідної характеристики між лініями Хвих при t=0 і Хвих при t=∞ в момент зміни /стрибка/ вхідної величини /мал. 2.2а/ або до точки перегину /мал. 2.2б і в/.

Якщо вхідна величина змінюється стрибком від Хвх=0 до номінального значення Хвх.ном, то таку перехідну характеристику називають кривою розгону /мал. 2.2./. З кривої розгону визначають час розгону об’єкту τр, транспортне τтр, перехідне τп, і повне τз запізнення, а також сталу часу Т.

Методику визначення τр, τтр, τп, τз і Т показано на мая. 2.2. Перехідний процес вважається закінченим, якщо Хвих = 0,97Хвих.уст.

Динамічні властивості об’єкту описуються диференційними рівняннями, передаточними функціями і частотними характеристиками, які в лабораторній роботі не розглядаються і вивчаються а теоретичному курсі.

Технологічний процес в об’єкті регулювання завжди зв’язаний з притоком, накопиченням, перетворенням і витратою енергії або речовини.

Здатність об’єкту до накопичення енергії чи речовини називають акумулюючою здатністю і її оцінюють коефіцієнтом ємності об’єкту Кс, який дорівнює кількості енергії чи речовини, що вводиться а об’єкт для зміни керованого параметру на одиницю його вимірювання.

Соб – ємність об’єкту;

Хвих.зд - задане значення керованого або регульованого параметру.

Мал. 2.2 Криві розгону об’єктів. а- інерційний об’єкт без запізнення; б- інерційний об’єкт із перехідним запізненням; в- інерційний об’єкт із перехідним і транспортним запізненням.

4. Експериментальна частина

4.1. Ознайомитись з електричною схемою дослідної установки /мал. 3.1./, віднайти усі елементи схеми на передній панелі лабораторної установки /мал. 3.2./.

4.2. Перевірити наявність води в бачку 1 по покажчику рівня II /мал. 3.2./ і, якщо рівень менший допустимого /червона риска на покажчику II/, - долити води і її рівень L, записати в таблицю 1a.

4.3. Дослідити криву розгону /динамічну характеристику /об'єкту. Для цього повернути ручку автотрансформатора Т проти годинникової стрілки до обмеження, встановити пристрій натягу діаграмної стрічки, увімкнути SА, живлення приладу КСМ та приводу діаграмної стрічки, переконатись, що прилад показує і реєструє і в момент переходу пера через лінію відміток часу вимкнути SА, повернути ручку регулювання напруги автотрансформатором за годинниковою стрілкою до обмеження, увімкнути SА Початкове значення температури Тп, величину напруги U і струму І живлення нагрівального елемента, масштаби температури mТ і швидкості mv, діаграмної стрічки записати в таблицю Іа.

Після закінчення перехідного процесу значення кінцевої температури Тк записати в таблицю Іа.

4.4. Встановити. U=0 , вимкнути SА , відрізати діаграмну стрічку і приступити до обробки даних експерименту.

Мал. 3.1. Принципова електрична схема лабораторної установки:

ОР - об’єкт регулювання, ЕН - електронагрівач, RК - терморезистор, рS - показуючий і реєструючий прилад типу КСМ.

Мал. 3.2. Лицева панель лабораторної установки: 1 – об’єкт регулювання /ОР/; 2 – тєрморезистор; 3 - електронагрівач; 4 - вимірювальний прилад; 5 – амперметр; 6 – запобіжник; 7 - автотрансформатор; 8 - лампа сигнальна; 9 - вимикач живлення; 10 – вольтметр; 11 - показчик рівня води в бачку.


                                                                                                      Таблиця 1а

Виміряти

U, В

I, A

L, см

Тп, ºС

Тк, ºС

mv, м/год

mТ, м/год

5. Обробка експериментальних даних.

5.1. За даними таблиці 1а побудувати статичну характеристику об’єкту Т=f(p), вважаючи її лінійною і вирахувати коефіцієнт перетворення Коб досліджуваного об’єкту.

5.2. За даними діаграмної стрічки побудувати криву розгону об’єкту Т=f(t), з якої визначити сталу часу Т, час розгону об’єкту τр, час запізнення τз.

5.3. Визначити масу води Wв в бачку, якщо його площа

Sб=    ( де, см)

       5.4..Вирахувати коефіцієнт ємності об’єкту Кс, якщо Хвих.ном к.

  1.  Вирахувати кількість електричної енергії Qел витраченої на перехідний процес, якщо 1 кВт/год = 3,6·10 Дж.
  2.  Вирахувати величину накопиченої водою енергії Qв=              , якщо питома теплоємність води Св = 4.19 Дж/г·К.

4.7. Визначити коефіцієнт ефективності, використання електричної енергії

.

4.8. Значення Р, Wв, Qел, Qв, Коб, Кс Т, τр, τз, Кеф записати в таблицю 1б.

Таблиця 1б

Вирахувати

Р, Вт

Wв, г

Qел, Дж

Qв, Дж

Коб

Кс

Т, с

τр, с

τз, с

Кеф

Висновок.



ОР

Хвх

вих

F

f


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

22629. Закони збереження та фундаментальні властивості простору і часу 62.5 KB
  Однорідний простір всі точки еквівалентні: L не змінюється при перенесені на нескінченно малий 1 довільне → Рівняння Лагранжа просумуємо по і тоді тобто оскільки закон збереження імпульсу є наслідком варіаційного принципу і однорідності простору. Однорідність часу = закон збереження енергії для ізольованих систем а також для незамкнених систем якщо зовнішні умови не змінюються з часом. Ізотропність простору еквівалентність всіх напрямків: L не зміниться якщо систему повернути на нескінченно малий кут навколо довільної...
22630. Рух тіл в інерціальних та неінерціальних системах відліку. Сили інерції. Коріолісове прискорення 75.5 KB
  Система відліку в якій прискорення матеріальної точки цілком обумовлено лише взаємодією її з іншими тілами а вільна матеріальна точка яка не підлягає дії ніяких інших тіл рухається відносно такої системи прямолінійно і рівномірно називається інерціальною системою відліку ІСВ. Твердження про те що такі системи відліку існують складає зміст 1ого закону Ньютона. Принцип відносності Галілея говорить про те що закони механіки не змінюють свого вигляду при переході від однієї системи відліку до іншої яка рухається рівномірно і прямолінійно....
22631. Закон руху матеріальних точок та твердого тіла 74 KB
  Запишемо другий закон Ньютона для матеріальної точки з даної системи: 1 де зовнішня сила що діє на іту м. Записавши 1 для кожної точки системи та просумувавши всі отриманні рівняння по і маємо: 2. Уведемо задає точкуцентр мас системи Центр мас рухається так ніби в ньому зосереджена вся маса системи. Повна кількість руху системи: = це математичне формулювання закону збереження імпульсу.
22632. Хвилі у пружному середовищі. Хвильове рівняння. Звукові хвилі 66 KB
  Хвилі у пружному середовищі. Звукові хвилі. Хвильовий процес характеризується фазовою швидкістю або швидкістю розповсюдження хвилі с груповою швидкістю або швидкістю розповсюдження хвильового пакету довжиною хвилі частотою або періодом коливань; між цими величинами існує простий звязок: . Довжина хвилі це відстань між частинками які коливаються з однаковою фазою.
22633. Рух ідеальної рідини. Рівняння Бернуллі 75 KB
  Рух ідеальної рідини. Ідеальна рідина внутрішнє тертя відсутнє сила тертя між окремими шарами рідини що тече рідина нестислива. Рівняння 1 для такої рідини має вигляд: Лінії потоку це лінії дотичні до яких в кожній точці співпадають за напрямом з вектором . При стаціонарному русі рідини її частинки при своєму русі не перетинають трубку потоку.
22634. Рух в’язкої рідини. Число Рейнольдса 39.5 KB
  Рух вязкої рідини. Розглянемо стаціонарну течію вязкої рідини в прямій горизонтальній трубі з постійним перерізом. Модуль сили внутрішнього тертя що прикладена до площини S яка лежить на границі між шарами:; або оскільки вісь z напрямлена вздовж радіусу η коефіцієнт вязкості залежить від природи і стану рідини. Виділимо з обєму рідини що тече циліндр радіусу r довжини l та запишемо умови його руху.
22635. Принцип найменшої дії та рівняння Лагранжа 80.5 KB
  Принцип найменшої дії та рівняння Лагранжа. функцією Лагранжа системи. Ці рівняння називаються рівняннями Лагранжа. Властивості функції Лагранжа: Якщо домножити функцію Лагранжа на деяку константу вигляд рівнянь руху не зміниться; Якщо система складається з двох не взаємодіючих частин A і B з функціями Лагранжа та то система описується функцією Лагранжа .
22636. Гамільтонова форма рівнянь руху класичної механіки 75.5 KB
  Тут величина являє собою енергію системи що виражена через координати і імпульси і називається функцією Гамільтона системи. Ці шукані рівняння в змінних і називаються рівняннями Гамільтона. Розглянемо повну похідну фції Гамільтона по часу . Підставимо сюди та з рівнянь Гамільтона.
22637. Основні положення і головні результати спеціальної теорії відносності 77 KB
  Ейнштейн побудував спеціальну теорію відносності на постулатах: фізичні закони формулюються однаково в усіх інерціальних системах відліку ІСВ; швидкість світла у вакуумі не залежить від руху джерела і є однаковою в усіх ІСВ. Якщо простір ізотропний і однорідний то виконується рівність де константа залежить від швидкості ІСВ. Для нерухомої другої ІСВ . Для оберненого перетворення перехід до першої ІСВ: .