Исследование динамики объекта управления. Для получения некоторой переходной характеристики объекта необходимо каждый раз решать систему уравнений, описывающую его динамику. 4.1 Переходные характеристики объекта в динамическом режиме.
Рис.4 Переходные характеристики Т(t), Tt(t) объекта при подаче горячего теплоносителя в рубашку. Рис. 5 Переходные характеристики СА(t), СВ(t), Сc(t) объекта при подаче горячего теплоносителя в рубашку.
Программа, описывающая динамику ОУ, представлена в приложении А. 4.2 Переходная характеристика при входном воздействии в виде кусочно-линейной зависимости При получении переходной характеристики объекта по каналам Твх СAвых, СBвых, СCвых, Gtвых, Тtвых, Твых в случае, если на объект действует ступенчатое воздействие, представленное на рис. 2, Полученная переходная характеристика, построенная с помощью программы приведенной в приложении Б, представлена на рис. 6 Рис. 6а Переходная характеристика объекта по каналам СAвых, СBвых, СCвых в случае, если на объект действует ступенчатое возмущение. рис. 6б Переходная характеристика объекта по каналам Твых , Тв , Тtвых в случае, если на объект действует ступенчатое возмущение. 5 ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕСООВ ВАТОМАТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЕ РЕГУЛИРОВАНИЯ Выбор структуры АСР Для регулирования температуры смеси на выходе реактора, соответствующей номинальному статическому режиму, можно изменять пропускную способность клапанов горячего и холодного теплоносителей на входе в рубашку, подавая их попеременно. Необходимо также подобрать оптимальные настройки регулятора, при которых объект будет иметь характеристику, максимально приближенную к заданному значению.
В качестве чувствительного элемента введем датчик температуры на выходе реактора.
Структурная схема этой АСР представлена на рис.7. Рис. 7 Схема АСР температуры смеси на выходе из реактора Для моделирования переходных процессов в АСР температуры смеси в реакторе, необходимо иметь математическое описание этой системы регулирования.
Уравнение регулятора, в качестве которого в нашем случае выбран ПИ-регулятор (объект инерционен), с введением динамической ошибки для заданной зоны нечувствительности и в заданном диапазоне измерения температуры, выглядит следующем образом: Xp=Кp*E+1/TuE*dt, где E= Tизм- Tvx/Ео*100 – динамическая ошибка регулирования; Ео-размах шкалы; Xp-отвечает за открытие клапанов и находится в пределах ограничения на выходные значения выходного сигнала; Кр- коэффициент передачи регулятора; Ти- время изодрома [c]; Запишем уравнение для датчика температуры на выходе регулятора: Td* dTизм /dt= -Tизм+T, где Td-инерционность датчика, с; Tизм- температура смеси, измеряемая датчиком на выходе; T- температура смеси на выходе из реактора.
Для того, чтобы рассчитать переходной процесс в АСР температуры смеси в реакторе, если на систему действует представленное на рис. 2 возмущающее воздействие, была разработана программа (см. приложение В), при этом Твх во времени изменялось в соответствии с Заданием, а остальные входные переменные задавались согласно номинальному статическому режиму.
На рис. 8а, 8б, 8в показаны переходные процессы при задающем воздействии Tv(t), представленном на рис.2 с использованием ПИ-регулятора, а также изменение регулирующего значения Xp во времени при оптимальных настройках регулятора.
Рис 8а Рис 8б Рис 8в Таким образом, исследовано динамическое поведение АСР температуры смеси на выходе из ёмкости в различных ситуациях при различных параметрах настройки регулятора, пропускной способности клапанов и законах регулирования. Это дало определённую информацию о системе регулирования и позволило выявить её характерные особенности.