ОПРЕДЕЛЕНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ОБЪЕКТА РЕГУЛИРОВАНИЯ
Цель работы: ознакомиться с основными типами объектов регулирования, их свойствами и методами экспериментального определения их характеристик.
Теория
Одним из важнейших параметров технологических процессов является расход протекающих по трубопроводам веществ.
Необходимость повышения качества выпускаемой продукции и эффективности автоматизированных систем управления технологическими процессами (АСУ ТП) придает вопросам точного измерения количества и расхода различных веществ исключительно важное значение. К средствам, измеряющим количество и расход вещества при товароучетных операциях, предъявляются высокие точностные требования.
Количество вещества определяют его массой или объемом и измеряют соответственно в единицах массы (кг, т) или в единицах объема (м3, л). Средства измерений количества вещества за некоторый промежуток времени называют счетчиками. Количество вещества V в единицах объема, прошедшее через счетчик за выбранный промежуток времени Dt=t2-t1, определяется по разности показаний счетчика N2-N1, взятых во время t2 и t1, т.е.
V=qv(N2-N1), (1.1)
где qv – постоянная счетчика, определяющая количество вещества, приходящегося на единицу показания счетчика.
Расходом вещества называют количество вещества, протекающее через данное сечение канала в единицу времени.
Различают объемный расход, измеряемый в м3/с, м3/ч и т.д. и массовый расход, измеряемый в кг/с, кг/ч и т.д.
Средний объемный расход равен
Qср = V/(t2-t1), (1.2)
где V – объем вещества, измеренный счетчиком за время t2-t1.
Средства измерения расхода называют расходомерами.
В данной установке используется расходомер обтекания (ротаметр).
Уровнем называют высоту заполнения технологического аппарата рабочей средой – жидкостью или сыпучим телом. Уровень рабочей среды является технологическим параметром, информация о котором необходима для контроля режима работы технологического аппарата, а в ряде случаев для управления производственным процессом.
Уровень измеряют в единицах длины. Средства измерения уровня называют уровнемерами.
В данной установке применяются визуальные средства измерения уровня – уровнемерные стекла, принцип действия которых основан на законе сообщающихся сосудов.
Содержание работы
1. Ознакомиться со схемой экспериментальной установки.
2. Определить экспериментально статическую характеристику гидравлического объекта.
3. Провести линеаризацию полученной характеристики в области номинального значения выходной величины.
4. Определить экспериментально кривые разгона, построить их графики, установить по ним тип объекта и составить в общем виде его дифференциальное уравнение.
5. По кривым разгона определить численные значения коэффициентов дифференциального уравнения и найти его решение.
6. По результатам расчета построить теоретическую кривую разгона и сравнить ее с экспериментальной.
ПОРЯДОК ЗАПУСКА ПРОГРАММЫ ЭМУЛЯЦИИ
Выполнить двойной щелчок левой кнопкой мыши на значке программы - 
, в открывшемся окошке нажать ОК.
В окне регистрации оператора очистить поля ”Оператор” и ”Пароль” (последовательно выделяя курсором содержимое и нажимая клавишу ”Delete” на клавиатуре) - 
Нажать кнопку ”Вход”.
В основном окне программы нажать на пиктограмму - 
, а затем кнопку - 
ОПИСАНИЕ УСТАНОВКИ
Программа имеет 3 экрана: титульный лист, схема установки и экран графика.
Вода из магистрали на установку подается Вентилем 14, который является вентилем притока. Управление степенью открытия любого вентиля установки производится кнопками «Больше-Меньше» секции «Управление вентилем». Шаг степени открытия равен 5%.
В качестве емкостей в установке используются два бака: БакI (3) и БакII (6)
Вентиль 4 является трехпозиционным, запорным и предназначен для переключения между баками с помощью управляющих кнопок (5) «Бак I» и «Бак II» и для подачи воды в систему кнопкой «Откр.».
Для слива воды из Бака I в Бак II используется Вентиль 12
Для стока жидкости из Бака II в канализацию предназначен Вентиль 10
Показания ротаметра отображаются в цифровой форме (2) и посредством шкалы.
Для определения уровня жидкости в баке служат приборы «Уровень I» (13) и «Уровень II» (11).
Для фиксации времени протекания процессов предназначен секундомер (1), расположенный здесь же, на мнемосхеме.
Кнопка 9 используется для переключения между экраном схемы установки и окнами графиков.
Для вызова справки по программе используется Кнопка (8) «Справка», для вызова окна «О программе» Кнопка 7.
Рис.1 Общий вид установки
Практическая часть
ОПЫТ 1.
Определение статической характеристики объекта
1. С помощью вентиля 4 подать воду из магистрали на стенд.
Установить переключатель 5 в положение БакII, вентиль 12 полностью закрыть.
2. Открыть вентиль притока 14 на 20%.
3. Вентиль стока 10 открыть на 5%, добиться, чтобы уровень в баке 6 установился.
4. Не изменяя положения вентиля 10, последовательно установить вентилем притока 14 расходы Qn (м3/с), соответствующие отметкам шкалы ротаметра 20, 40, 60 делений, и по окончании каждого переходного процесса занести в Таблицу 1 величины установившихся значений уровня Н2 в баке 6.
Таблица 1
| n, дел.рот. | |||||
| Qn*106, м3\с | 9,5 | 11,5 | 13,5 | 15,5 | 17,5 |
| H*103, м |
5. По градуировочной характеристике ротаметра определить значения расходов, соответствующие указанным в п.5 делениям его шкалы, и внести их величины в Таблицу1.
6. По данным эксперимента построить статическую характеристику объекта в координатах H-Qn.
ОПЫТ 2.
Определение переходной характеристики одноемкостного объекта.
1. Переключить вентиль 4 в положение БакII, вентиль 12 полностью закрыть.
2. Вентилем 14 установить приток Qn, соответствующий 60-му делению шкалы ротаметра.
3. Вентиль стока 10 открыть на 5%, добиться, чтобы уровень в баке 6 установился.
4. Вентилем 14 скачком изменить величину притока на 2,5% и одновременно зафиксировать время начала отсчета. Следить за изменениями уровня по уровнемерному стеклу 11 и записывать результаты через каждые 30 секунд в Таблицу 2 до прекращения видимых изменений.
Примечание: величина ступенчатого притока DQn назначается преподавателем в пределах 10-20% от Qn, соответствующего 80-му делению шкалы ротаметра.
Таблица 2
| t, c | … | |||||||
| Н, мм |
ОПЫТ 3.
Определение переходной характеристики объекта при меньшей нагрузке
1. При проведении опыта приток установить вентилем 14 на 20-м делении по шкале ротаметра.
2. Вентиль стока 10 открыть на 5%, добиться, чтобы уровень в баке 6 установился.
3. Вентилем 14 скачком изменить величину притока на 2,5% и одновременно зафиксировать время начала отсчета. Следить за изменениями уровня по уровнемерному стеклу 11 и записывать результаты через каждые 30 секунд в Таблицу 3 до прекращения видимых изменений.
Таблица 3
| t, c | … | |||||||
| Н, мм |
ОПЫТ 4.
Определение переходной характеристики объекта с большим коэффициентом емкости (F1=100см2)
1. Перед проведением опыта переключить вентиль 4 в положение БакI, вентиль 10 полностью открыть.
2. Вентилем 14 установить приток, соответствующий 60-му делению шкалы ротаметра.
3. Вентиль 12 открыть на 5%, добиться, чтобы уровень в баке 3 установился.
4. Вентилем 14 скачком изменить величину притока на 2,5% и одновременно зафиксировать время начала отсчета. Следить за изменениями уровня Н1 по уровнемерному стеклу 13 и через каждые 30 секунд записывать результаты в Таблицу 4 до прекращения видимых изменений.
Таблица 4
| t, c | … | |||||||
| Н, мм |
ОПЫТ 5.
Определение переходной характеристики двухемкостного объекта
1. Переключить вентиль 4 в положение Бак1.
2. Вентилем 14 установить приток, соответствующий 60-му делению шкалы ротаметра.
3. Вентили 12 и 10 открыть на 15% и 50%, добиться, чтобы уровень в баке 3 и 6 установился.
4. Вентилем 14 скачком изменить величину притока на 2,5% и одновременно зафиксировать время начала отсчета. Следить за изменением уровня Н2 по уровнемерному стеклу 11 и через каждые 30 секунд записывать результаты в Таблицу 5 до прекращения видимых изменений.
Таблица 5
| t, c | … | |||||||
| Н, мм |
