Коэффициенты усиления и постоянные времени объекта

 

№ п/п	К		Т
1
2
3

 

В отчете по заданию 3 приводятся:
1) числовые значения коэффициентов  К₁, К₂, К₃ и постоянных вре-

мени Т_1, Т_2, Т₃ (табл. 5);

2) результаты расчета переходных процессов 1-о и 2-х ёмкостных объектов по каналу регулирования (табл. 4 на листе 2 файла TAU . xls);

3) переходные процессы 1-о и 2-х ёмкостных объектов по каналу регулирования на одном графике. 

 

Задание 4. Экспериментальное определение переходных характеристик объекта

1. Запустить в работу последовательно ВП модель объекта, импульсный ПИД-регулятор, ШИМ и сервомотор.

2. На панели настроек ВП модели объекта указать путь к файлу записи значений уровней воды в ёмкостях

 

                 C:\Lab2 Zad4\h_20%.txt (для Windows)

              C: Lab2 Zad4: h_20% Text file (для Mac OS).

 

3. Используя БРУ выставить степень открытия регулирующего органа равной X _р =50%.

4. Дождаться установившегося состояния (уровни воды в ёмкостях практически постоянны).

5. Включить запись в файл с интервалом, равным 1 с.

6. Используя БРУ нанести ступенчатое возмущение регулирующим органом на Δµ= -20% с 50% до 30%.

7. Дождаться установившегося режима. Выключить запись в файл. Сохранить изображение графика переходного процесса[7].

5.Дождаться установившегося режима. Выключить запись в файл.

6.Указать новый путь к файлу:

 

         C:\Lab2_Zad4\H1,H2,H3_40%.txt (для Windows)

              C: Lab2_Zad4:H1,H2,H3_40% Text file (для MacOS).

 

7. Включить запись в файл. Нанести ступенчатое возмущение регулирующим органом на Δµ=40% с 30% до 70%.

8. Затем выключить ВП модель объекта. После появления информационного табло подтвердите выключение ПИД-регулятора, ШИМ и сервомотора.

9.Выполнить нормализацию кривых разгона. Для этого из текущих значений уровней необходимо вычесть установившиеся значения, предшествующие подаче ступенчатых возмущений,

 

 

10.Не выключая ВП, сохранить фотографическое изображение графиков средствами LabVIEW в файл. Для этого отредактировать диапазоны представления уровней воды и времени таким образом, чтобы графики занимали большую часть площади экранов. Например, для первой ёмкости выбрать 0 … 500 мм, второй – 0 … 400 мм, третьей – 0 … 300 мм, интервал времени 0 … 2000 с. 

Затем направить курсор на поле любого из графиков, «щёлкнуть» правой кнопкой «мыши», выбрать опцию « Export Simplified Image …», «щёлкнуть» левой кнопкой и в появившемся окне выбрать опцию « Save to file ». Выбрать местонахождение папки, ввести имя файла и подтвердить запись изображения графиков кнопкой ОК. Выключить ВП.

10.Открыть файл, соответствующий Δµ=20%. Удалить данные из начала файла, которые соответствуют µ=50%. Сохранить файл.

11.Открыть файл, соответствующий Δµ=40%. Удалить данные из начала файла, которые соответствуют µ=30%. Сохранить файл.

12.Выполнить нормализацию кривых разгона при помощи ВП с одноимённым названием. ВП из записанных в файлы значений уровней вычитает установившиеся значения, предшествующие подаче ступенчатых возмущений,

 

и затем рассчитывает относительные значения переходных характеристик по формулам

 

Полученные нормализованные значения сохранить в новые файлы

 

            C:\Lab2 Zad4\hnorm_20%.txt (для Windows)

            C:\Lab2 Zad4\hnorm_40%.txt (для Windows)

 

или

                 C: Lab2 Zad4: hnorm_20% Text file (для Mac OS)

                 C: Lab2 Zad4: hnorm_40% Text file (для Mac OS).

 

10. Представить нормализованные переходные характеристики h ₁ ^эксп ( t ), h ₂ ^эксп ( t ) и h ₃ ^эксп ( t ) в виде файла преподавателю.

 

В отчете по заданию 4 приводятся:

1) графики экспериментальных нормализованных переходных функций при 20% и при 40% возмущении регулирующим органом (по всем ёмкостям на одном графике);

2) графики переходных функций для первой ёмкости (расчетная и экспериментальные нормализованные при Δµ=20% и Δµ= 40%) (все три на одном графике);

3) графики переходных функций для второй емкости расчетная и экспериментальные нормализованные Δµ=20% и Δµ= 40% (все три на одном графике).

Задание 5. Экспериментальное определение импульсной переходной характеристики объекта

 

1. Запустить в работу последовательно ВП модель объекта, импульсный ПИД-регулятор, ШИМ и сервомотор.

2. На панели настроек ВП модели объекта указать путь к файлу записи значений уровней воды в ёмкостях

 

         C:\Lab2 Zad4\w_70%.txt (для Windows)

              C: Lab2 Zad4: w_70% Text file (для Mac OS).

 

3. Используя БРУ выставить степень открытия регулирующего органа равной X _р =70%.

4. Дождаться установившегося состояния (уровни воды в ёмкостях практически постоянны).

5. Включить запись в файл с интервалом, равным 1 с.

6. Используя БРУ сформировать возмущение в виде прямоугольного импульса. Для этого нанести ступенчатое возмущение регулирующим органом на Δµ= -10% с 70% до 60%. Уровни воды в ёмкостях начнут уменьшаться. Затем спустя некоторое времянанести обратное ступенчатое возмущение регулирующим органом на Δµ=10% с 60% до 70%. Формирование возмущения в виде прямоугольного импульса будет закончено.

7. Дождаться установившегося режима. Выключить запись в файл.

8. Повторить выполнение п.п. 2-7 для X _р =60% и X _р =50%.

9. Выполнить нормализацию импульсных переходных характеристик.

 

В отчете по заданию 5 приводятся графики:

1) экспериментальных импульсных переходных функций для первой ёмкости (нормализованные, все три на одном графике);

2) экспериментальных импульсных переходных функций для второй ёмкости (нормализованные, все три на одном графике);

3) экспериментальных импульсных переходных функций для третьей ёмкости с отображением 5-10 точек, полученных по формуле (3.10) (нормализованные, все три на одном графике).

 

Задание 6. Экспериментальное определение частотных характеристик объекта

 

1. Произвести расчет и построить график АФХ третьей емкости, рассчитанный по передаточной функции, полученной при выполнении задания 3.

2. По графику выбрать пять значений частот, для которых экспериментальным путем будут определяться амплитуда и фаза установившихся выходных колебаний.

3. Запустить в работу последовательно ВП модель объекта и генератор синусоидальных колебаний.

4. На панели настроек указать путь к файлу записи значений уровней воды в ёмкостях

 

         C:\Lab2_Zad4\f1,f2,f3_1.txt (для Windows)

              C: Lab2_Zad4: f1,f2,f3_1 Text file (для MacOS).

 

Выставить интервал записи данных в файл, равный 1 с.

5.Включить запись в файл. Подать синусоидальное возмущение от генератора (амплитуда входных колебаний задается преподавателем).

6. Дождаться установившегося режима. Выключить запись в файл.

7. Повторить выполнение пунктов 5,6 для всех выбранных частот.

8. Вручную или используя ВП «Нахождение гармонического колебания и определение для него амплитуды и фазы колебаний» [6], найти амплитуду и фазу установившихся выходных колебаний объекта, предварительно выделенных из полученных массивов.

В отчете по заданию 6 приводятся:

 
1) аналитические графики АФХ, АЧХ и ФЧХ объекта, рассчитанные по передаточным функциям, полученным при выполнении задания 3 (для всех емкостей);

2)графики АФХ, АЧХ и ФЧХ объекта, построенные по экспериментальным точкам (для третьей ёмкости, на одном графике).

Контрольные вопросы

 

1.Чем отличается линейное дифференциальное уравнение от нелинейного?

2.Что такое статическая характеристика объекта? Как получить её экспериментально?

3.Что такое расходная характеристика регулирующего органа?

4.Что такое структурная схема объекта?

5.Что на рассматриваемом в лабораторной работе объекте является регулируемой величиной, регулирующим воздействием, регулирующим органом?

6.Пояснить графически линеаризацию с помощью разложения в ряд Тейлора.

7.Записать формулу расхода на стоке ёмкости, пояснить входящие в нее величины.

8.Как определить передаточную функцию последовательности звеньев по передаточным функциям отдельных звеньев?

9.Для чего определялась расходная характеристика регулирующего органа?

10.Для чего определялись переходные функции?

11.Какое уравнение является исходным для вывода уравнения динамики ёмкости?

12.Пригодно ли полученное уравнение динамики для работы объекта на других номинальных параметрах?

13.Чем объясняется расхождение расчётной и экспериментальной переходных характеристик при больших возмущающих воздействиях?

14.Чем определяется порядок уравнений динамики изучаемого объекта?

Таблица 4

 

Определение кривых разгона

t, c	Δµ, %	Н1, мм	Н2, мм	Н3, мм	h1эксп(t)	h1теор(t)	h2эксп(t)	h2теор(t)	h3эксп(t)
0
1
2
…
n

 

Таблица 5