Переходные характеристики объекта без самовыравнивания и с самовыравниванием

Объект -это машина, аппарат или другое оборудование осуществляющее технологический процесс, например ректификационная колонна, выпарной аппарат и т.д.

Объекты бывают самовыравнивающиеся и несамовыравнивающиеся. Объекты регулирования в которых после завершения переходного процесса регулирования величина без вмешательства из вне достигает своего постоянного значения называют объектами обладающие самовыравниванием.

Самовыравниванием процесса регулирования называется свойство регулируемого объекта после нарушения равновесия между притоком и расходом вернуться к этому состоянию самостоятельно, без участия человека или регулятора. Самовыравнивание способствует более быстрой стабилизации регулируемой величины и, следовательно, облегчает работу регулятора. Процесс изменения параметра Х(t) и его переходная характеристика h(t) изображена на рис.1. Сняв кривую разгона, и оценив характер обьекта управления (с самовыравниванием или без) можно определить параметры соответствующей передаточной функции.

Передаточную функцию вида:

рекомендуется применять для обьектов управления с явно выраженной преобладающей постоянной времени. Перед началом обработки переходную характеристику (кривую разгона) рекомендуется пронормировать (диапазон изменения нормированной кривой от 0 до 1) и выделить из ее начального участка величину чистого временного запаздывания.

Пример: При подаче на вход некоторого обьекта ступенчатого воздействия была получена

переходная характеристика (см. пример на рис. 1). Требуется определить параметры переходной

характеристики.

Определение динамических характеристик обьектов по кривой разгона производится методом касательной к точке перегиба переходной характеристики (кривой разгона). В данном случае точка перегиба соответствует переходу кривой от режима ускорения к режиму замедления темпа нарастания выходного сигнала.

Рисунок 1 - Переходная характеристика (кривая разгона) обьекта с самовыравниванием

По виду переходной характеристики можно определить динамические свойства объекта: К, Хуст, d, Т, R.

1. Динамическим коэффициентом усиления называется величина, показывающая, во сколько раз данное звено усиливает входной сигнал (в установившемся режиме), и равна отношению величины технологического параметра Хуст в установившемся режиме к выходной величине У:

Коэффициент усиления объекта К для объектов с самовыравниванием является величиной, обратной коэффициенту самовыравнивания (К = 1/с).

2. Установившееся значение выходной величины Хуст - это значение Х при. Например, максимальное значение температуры в печи, которое может быть достигнуто при установленной мощности нагревателя.

3. В системах автоматического регулирования, после получения возмущающего воздействия регулируемый параметр изменяется не мгновенно, а через некоторое время. Это время называется запаздыванием Ʈ_d процесса в объекте. Различают емкостное и транспортное (передаточное) запаздывание. Емкостное запаздывание зависит от емкости объекта регулирования. Паровой котел - по уровню воды в барабане, например, обладает емкостным запаздыванием.

Транспортным (динамическим) запаздыванием Ʈ_d называется промежуток времени от момента изменения входной величины У до начала изменения выходной величины Х. Например, это может быть время после включения нагревателя, за которое температура в печи достигнет значения 0,1Хуст. Чем больше, время полного запаздывания?d - тем труднее регулировать такой процесс. Из наиболее часто регулируемых параметров наибольшим - запаздыванием обладают объекты, в которых регулируется температура, а наименьшим - объекты, в которых поддерживается расход жидкости.

4. Постоянная времени обьекта Т может быть определена в соответствии с рис1. Постоянная времени обьекта достаточно точно может быть определена как время, за которое температура достигнет значения 0,63*Хуст минус d1

5. Максимальная скорость изменения параметра R - наклон переходной характеристики, может быть определено по формуле: R = Xуст / Т

Определение динамических характеристик обьекта управления без самовыравнивания по его переходной характеристике.

Рисунок 2 - Переходная характеристика (кривая разгона) обьекта без самовыравнивания.

Для обьектов без самовыравнивания устойчивое функционирование системы без регулятора невозможно. Для объекта без самовыравнивания коэффициент усиления определяется как отношение установившейся скорости изменения выходной величины Х к величине скачка входного сигнала У:

Величина динамического запаздывания Ʈ_d в объекте определяется так, как показано на рис.2 Для регуляторов с релейным выходом на объект подается 100% мощности. В ряде случаев длительное воздействие такой мощности недопустимо. В этом случае допускается выключение нагревательного элемента после определения Ʈ_d и R. При этом скорость изменения температуры достаточно точно можно определить после достижения величиной Х значения 0,3Хуст. Тогда скорость изменения температуры R и постоянная времени Т определяются по формулам:

Т = τ0,63 - τd1 R = Xуст / Т

Дата добавления: 2014-01-04