Исследование регулятора типа Р–25

Цель работы: освоение методики экспериментального определения переходной характеристики исследуемого объекта и последующего расчёта параметров настройки пропорционально-интегрального регулятора (ПИ-регулятора), а также получение графиков переходного процесса для вариантов позиционного (релейного) и непрерывного (ПИ) регулирования.

 

Программа работы

1. Ознакомиться с настоящим описанием.

2. Снять переходную характеристику объекта регулирования Θ=f(t) при I=4,5 А.

3. Вычислить параметры настройки регулятора: К_п и Т_и.

4. Довести температуру воздуха в ручном режиме до некоторого установленного значения, обеспечить регулировкой сигнала задатчика нулевое рассогласование (индикаторы " больше ", " меньше " не горят) и, переключившись в автоматический трехпозиционный режим регулирования, снять график переходного процесса в этом режиме.

5. Выставить найденные в пункте 3 значения параметров настройки ПИ-регулятора и снять переходной процесс реакции CAP на управляющее или возмущающее воздействие (по указанию преподавателя).

 

Отчёт по работе должен содержать:

1. Структурную схему CAP.

2. Графики переходной и нормированной переходной характеристики с необходимыми дополнительными построениями для определения параметров настройки ПИ-регулятора.

3. Промежуточные и окончательные результаты расчетов параметров настройки.

4. Экспериментальные графики переходных процессов CAP в трехпозиционном релейном и пропорционально-интегральном (ПИ) режимах регулирования.

Основные положения и методические указания

 

Пропорционально-интегральный (ПИ) регулятор типа Р-25 предназначен для использования в системах автоматического регулирования технологических процессов. Регулятор выполнен на полупроводниковых элементах и интегральных микросхемах. Является современным аналогом ранее выпускавшихся приборов типа РП-3 и РПИБ.

На выходе регулятора имеются бесконтактные ключи (тиристоры), с помощью которых осуществляется трехпозиционное управление (меньше – ноль – больше) однофазным электродвигателем стандартного исполнительного механизма с постоянной скоростью вращения. Также возможна реализация с помощью регулятора и ПИ-режима. Целью данной работы является сравнение этих режимов регулирования и знакомство с принципами определения параметров настройки регулятора Р-25 применительно к CAP температурой воздуха в помещении.

Функциональная схема CAP. Лабораторная установка состоит из двух идентичных CAP. Их функциональные схемы представлены на стенде и рис. 7.1.

Рис. 7.1. Функциональная схема CAP

 

Рис. 7.2. Структурная схема CAP

 

Вентилятор с приводом от электродвигателя М1(2) принудительно гонит воздух через нагреватель ЕК1(2). Датчиком температуры нагретого воздуха является медный термометр сопротивления ТЕ1(2), сигнал с которого подается на автоматический измерительный мост типа КСМ1(2). Кроме отображения текущего значения температуры мост вырабатывает напряжение переменного тока, пропорциональное этой температуре, которое подается на вход регулятора Р-25.

На входе регулятора данное напряжение сравнивается с сигналом задатчика. В зависимости от знака разности этих сигналов открывается один из выходных ключей, и исполнительный механизм перемещает в ту или иную сторону движок автотрансформатора, от которого питается электронагреватель ЕК1(2). Величины перемещений и их частота зависят от режима работы регулятора (релейный или пропорционально-интегральный), а также от параметров настройки, методика которой будет изложена далее.

Изменение напряжения на нагревателе происходит таким образом, чтобы свести сигнал рассогласования к нулю. При достижении этого оба ключа на выходе регулятора закрываются, и движок автотрансформатора фиксируется в неподвижном состоянии.

В схеме управления двигателя вентилятора имеется ключ SA1(2), пе­реключающий схему соединения обмоток статора с треугольника на звезду, что изменяет расход воздуха и служит моделью возмущающего воздействия в данной системе автоматического регулирования.

Краткое описание регулятора Р–25. Структурная схема регулятора вместе с исполнительным механизмом постоянной скорости перемещения изображена на рис.7.2, вид передней панели прибора Р-25 – на рис.7.4.

Входной величиной регулятора является сигнал рассогласования ε = х – у, где х – сигнал задания, у – сигнал обратной связи или выходной (ток нагревателя I_ek). Всего на вход прибора Р-25 может быть подано одновременно три сигнала датчиков с индивидуальной настройкой коэффициента передачи по каждому каналу и последующим суммированием этих сигналов. В данной работе используется только третий канал с максимальным, равным единице коэффициентом передачи.

Поступающий на этот вход сигнал у с датчика температуры ТЕ вычитается из сигнала задания х, вырабатываемого самим регулятором и зависящего от положения движков потенциометров " корректор " (грубо) и " задание " (точно). Разностное напряжение ε выведено на клемму " е " прибора Р–25 и может быть измерено вольтметром относительно общей клеммы " от ".

Сигнал ε усиливается и в случае выхода его за пределы зоны нечувствительности D, ширина которой регулируется потенциометром " зона ", вызывает срабатывание соответствующего выходного ключа регулятора, о чем свидетельствует светодиодный индикатор на панели прибора.

Передаточная функция регулятора в режиме релейного регулирования (клавиша "ПИ" нажата):

, (7.1)