Реализация П и ПИ - законов на лабораторном стенде

На основе проделанных в лабораторной работе 2 расчетов осуществляется исследование поведения реального объекта при П и ПИ законах регулирования.

1. Порядок выполнения работы:

1.1 Получить процесс регулирования с использованием П – закона регулирования:

1. Прибор (ваттметр) с несколькими пределами измерения включить на предел 300 Вт;

2. Тумблер «Сеть» перевести в верхнее положение (Вкл.).

3. При нажатии кнопки появится заголовок первой страницы

SET _L_._St. Войти в страницу двойным нажатием кнопки , появится параметр CtrL (вкл. и выкл. регулирование), установить () CtrL_on, выйти . Далее, пролистав () до параметра SP, установить ( или ) заданную температуру Ɵ_зад.= 80 ºC. Выйти из страницы .

4. Листов в режиме настройки сначала появляется немного, только самые нужные. Остальные листы закрыты. Пролистать до последнего по порядку открытого листа Add _L_,_st - лист доступа к дополнительным настройкам. Чтобы открыть доступ к следующим листам, нажатием кнопки () присвойте () параметру FULL (полный) значение YES (да). После этого, перебирая по указанию преподавателя листы кнопкой , можно найти заголовки новых листов.

5. Последующие нажатия кнопки на дисплее вызывают заголовок HEAt _L_,_St. Зайти () на страницу, первый параметр H.Сtr на верхнем индикаторе определяет закон регулирования, на нижнем индикаторе три возможности (PId; onof; OFF). Установить () параметр H.Ctr_P_I_d с PId регулированием и с помощью кнопки выйти из страницы.

6. Последующие нажатия кнопки на дисплее вызывают заголовок CооL _L_,_St. Зайти () на страницу, первый параметр C.Сtr на верхнем индикаторе определяет закон регулирования, на нижнем индикаторе три возможности (PId; onof; OFF). Установить () параметр C.Ctr_OFF с выключенным регулированием охладителя и с помощью кнопки выйти из страницы.

7. Последующие нажатия кнопки на дисплее вызывают заголовок t.SЕt _L_,_st (Настройка параметра). Зайти () на страницу, первый параметр t.tYP. Присвоить () параметру t.tYP значение off (таймер выключен) и выйти из страницы ().

8. Последующие нажатия кнопки на дисплее вызывают заголовок I.tYP _L_,_st. Зайти () на страницу и высветится параметр Ind (выбор величины, отображаемой дисплеем). Присвоить () параметру значение t_SP. Выйти из страницы ().

9. Нажатием кнопки пролистать до заголовка PId _L_,_St затем войти () на страницу. Высвечивается параметр ProP, где ProP – пропор-циональный коэффициент, ввести ( или ) значение ProP () для лучшего варианта процесса, полученного в работе 2. Нажатием () высвечивается Int – интегральный коэффициент (время изодрома ) – ввести () значение примерно 5000. Нажатием () высвечивается dIff – дифференциальный коэффициент (время предварения ) – установить () off. Нажатием () высвечивается А.tun – этот параметр включает автоматическую настройку ПИД – регулирования – установить OFF. Нажатием двух кнопок и выйти из настройки.

10. Тумблер «Режим» перевести в верхнее положение (А) и включить секундомер.

11. Снять показания Ɵ₁(t) при П – законе с интервалом 30 с. в течение 30 минут.

12. Результаты измерений занести в таблицу 3.

13. Построить график Ɵ₁(t) и сравнить с соответствующим процессом, полученным в работе 2. Оценить статическую ошибку.

14. Учесть, что в работе 2 значение «0» на оси ординат соответствует Ɵ_о.с., а «1» соответствует Ɵ_зад..

15. Тумблер «Режим» перевести в нижнее положение (Р).

16. Охладить объект до температуры 30 ºC.

Таблица 3 – Процесс регулирования при П – законе

Время,мин	0	0,5	1	1,5	…	30
Темп-ра Ɵ₁˚С

1.2 Получить процесс регулирования с использованием ПИ – закона регулирования:

1. Нажатием кнопки пролистать до заголовка PId _L_,_St затем войти () на страницу. Высвечивается параметр ProP (), где ProP – пропор-циональный коэффициент, ввести значение ProP () для лучшего варианта процесса, полученного в работе 2. Нажатием () высвечивается Int – ин-тегральный коэффициент (время изодрома ) – ввести () значение , полученное в работе 2, для лучшего варианта процесса. Нажатием () высвечивается dIff – дифференциальный коэффициент (время предварения ) – оставить OFF. Нажатием () высвечивается А.tun – этот параметр включает автоматическую настройку ПИД – регулирования – оставить OFF. Нажатием двух кнопок и выйти из настройки.

2. Тумблер «Режим» перевести в верхнее положение (А) и включить секундомер.

3. Снять показания Ɵ₁(t) при ПИ – законе с интервалом 30 с. в течение 30 минут.

4. Результат измерений занести в таблицу 4.

Убедиться в отсутствии статической ошибки.

5. Построить график Ɵ₁(t) и сравнить с соответствующим процессом в работе 2.

6. Перевести в нижнее положение тумблеры «Сеть» – (Выкл.) и

«Режим» – (Р).

7. По окончании работы привести в порядок рабочее место.

Таблица 4 – Процесс регулирования при ПИ – законе

Время,мин	0	0,5	1	1,5	…	30
Темп-ра Ɵ₁˚С

2. Содержание отчета по работе:

1) Цель работы.

2) Таблицы и графики процесса регулирования.

3) Вывод о степени совпадения процессов с полученными в работе 2.

3. Контрольные вопросы:

1) Как записать математически П и ПИ – закон регулирования?

2) При использовании какого закона нет статической ошибки?

3) Как соотнести результаты, полученные аналитически (работа 2) и экспериментально?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 4

Реализация ПИД закона (с ручной и автоматической настройкой параметров)

1. Порядок выполнения работы:

1.1 Получить процесс регулирования с использованием ПИД –

закона с ручной настройкой:

1. Прибор (ваттметр) с несколькими пределами измерения включить на предел 300 Вт;

2. Тумблер «Сеть» перевести в верхнее положение (Вкл.).

3. При нажатии кнопки появится заголовок первой страницы

SET _L_._St. Войти в страницу двойным нажатием кнопки , появится параметр CtrL (вкл. и выкл. регулирование), установить () CtrL_on, выйти . Далее, пролистав () до параметра SP, проверить установку заданной температуры Ɵ_зад.= 80 ºC. Выйти из страницы .

7. Последующие нажатия кнопки на дисплее вызывают заголовок t.SЕt _L_,_st (Настройка параметра). Зайти () на страницу, первый параметр t.tYP. Присвоить () параметру t.tYP значение OFF (таймер выключен) и выйти из страницы ().

9. Нажатием кнопки пролистать до заголовка PId _L_,_St затем войти () на страницу. Высвечивается параметр ProP, где ProP – пропор-циональный коэффициент, ввести ( или ) значение ProP () для лучшего варианта процесса, полученного в работе 2. Нажатием () высвечивается Int – интегральный коэффициент (время изодрома ) – ввести ( или ) значение, полученное в работе 2 для лучшего варианта процесса. Нажатием () высвечивается dIff – дифференциальный коэффициент (время предварения ) – ввести значение () , полу-ченное в работе 2 для лучшего варианта процесса. Нажатием () высвечивается А.tun – этот параметр включает автоматическую настройку ПИД – регулирования – установить OFF. Нажатием двух кнопок и выйти из настройки.

10. Тумблер «Режим» перевести в верхнее положение (А) и включить секундомер.

11. Снять показания Ɵ₁(t) с интервалом 30 с. в течение 30 минут.

12. Результат измерений занести в таблицу 5.

13. Построить график Ɵ₁(t) и сравнить с соответствующим процессом в работе 2.

14. Тумблер «Режим» перевести в нижнее положение (Р). Убедиться, что ваттметр показывает W = 0. Охладить объект до температуры 30 ºC.

Таблица 5 – Процесс регулирования с использованием ПИД – закона (ручные настройки)

Время,мин	0	0,5	1	…	30
Темп-ра Ɵ₁˚С

1.2 Получить процесс регулирования с автоматической настройкой ПИД – регулятора:

1. Нажатием кнопки пролистав до заголовка PId _L_,_St затем войти () на страницу. Высвечивается параметр ProP, пролистать () до параметра А.tun. Установить параметр А.tun в состояние On, то есть включен режим «автонастройка». Нажатием двух кнопок и выйти из настройки.

2. Тумблер «Режим» перевести в верхнее положение (А) и включить секундомер.

3. Снять показания Ɵ₁(t) с интервалом 30 с. и результат измерений текущей температуры занести в таблицу 6

4. В режиме автонастройки прибор перестанет отзываться на нажатия кнопок вплоть до окончания режима автонастройки. На верхнем индикаторе отображается текущая температура, а на нижнем – поочередно заданная температура и надпись tunЕ. После завершения автонастройки прибор приступает к ПИД – регулированию с найденными коэффициентами. На верхнем индикаторе поочередно с текущей температурой будет отображать rdY – ready (автонастройка завершена).

5. После завершения автонастройки продолжать проводить измерение температуры до выхода системы на установившийся режим. После этого нажатием кнопки пролистать до заголовка PId _L_,_St затем войти () на страницу. Высвечиваются параметры ProP, Int, dIff, А.tun. Просмотреть полученные коэффициенты ProP, Int, dIff и зафиксировать их значения.

6. Перевести в нижнее положение тумблеры «Сеть» – (Выкл.) и

«Режим» – (Р).

7. Построить график Ɵ₁(t).

8. Сравнить график Ɵ₁(t) ручной настройки с графиком Ɵ₁(t) при автоматической настройке регулятора.

9. Провести в компьютерном классе численное моделирование

(см. работу 2) системы с ПИД – законом при настройках, найденных регулятором в автоматическом режиме.

10. Сравнить по показателям качества кривые, полученные в пунктах 7 и 9.

Таблица 6 – Процесс регулирования с использованием ПИД – закона (автоматические настройки)

Время,мин	0	0,5	1	1,5	…
Темп-ра Ɵ₁˚С

2. Содержание отчета по работе:

1) Цель работы.

2) Графики процессов регулирования.

3) Сравнение процессов регулирование при ручной и автоматической настройке ПИД – закона между собой и с результатами численного моделирования процесса.

3. Контрольные вопросы:

1) Как записать математически ПИД – закон регулирования?

2) Как выбрать численные значения параметров ПИД – закона в ручном режиме?

3) Какие показатели качества процесса регулирования следует оценивать при использовании ПИД – закона?