Показатели качества регулирования

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Целью работы является получение навыков при исследовании системы автоматического регулирования на базе регулятора ТРМ 10PiC, анализе результатов, закрепление полученных в теоретическом курсе знаний, а также получение навыков работы с прибором.

Общая характеристика прибора

Микропроцессорный измеритель-регулятор ТРМ 10PiC является одним из приборов серии ТРМ, выпускаемых НПО ОВЕН для использования в системах автоматизации технологических процессов различных отраслей промышленности.

Прибор имеет три режима: «РАБОТА», «ПРОГРАММИРОВАНИЕ» и «АВТОНАСТРОЙКА». После включения он автоматически устанавливается режим «РАБОТА».

В режиме «РАБОТА» производится измерение и автоматическое регулирование технологического параметра (температуры). В режиме «ПРОГРАММИРОВАНИЕ» производится изменение и запись в энергонезависимую память прибора параметров регулирования, а также изменение параметров режима работы прибора. Режим «АВТОНАСТРОЙКА» предназначен для определения оптимальных значений параметров настройки ПИД-регулятора. Структурная схема прибора изображена на рис. 1.

Рисунок 1 – Структурная схема измерителя-регулятора ТРМ10PiC

Показатели качества регулирования.

Эффективность работы АСР численно характеризуют показателями качества регулирования. Существуют прямые и косвенные оценки качества. Прямые оценки обладают наглядностью и основаны на анализе графика переходной функции. Переходная функция представляет собой реакцию системы на единичное ступенчатое возмущающее воздействие. Пример переходной функции стабилизирующей АСР приведен на рисунке 2.

Рисунок 2 – график переходной функции АСР

Из графика видно, что до момента времени система находилась в состоянии покоя, и регулируемый параметр имел заданное значение. После нанесения возмущающего воздействия регулируемый параметр стал отклоняться от заданного значения, вступил в работу регулятор, и в результате его регулирующего воздействия после нескольких колебаний параметр снова пришел к установившемуся значению.

По данному графику можно определить следующие показатели качества регулирования.

1. Максимальное динамическое отклонение регулируемого параметра от заданного значения в процессе регулирования y₁ представляет собой амплитуду первой полуволны отклонения, следующей непосредственно за возмущением. Это отклонение зависит от свойств объекта регулирования, величины возмущения, типа и параметров настройки регулятора.

2. Динамический коэффициент регулирования R_Д, представляет собой отношение максимального динамического отклонения y₁ к отклонению y при том же воздействии, но без вмешательства регулятора: R_Д = y₁ / y. Этот показатель характеризует степень воздействия регулятора на переходный процесс.

3. Показатель «перерегулирование» связан с возможным отклонением регулируемого параметра под воздействием регулятора в сторону, противоположную первоначальному отклонению. Перерегулирование характеризует степень колебательности переходного процесса, выражается в % и определяется по формуле = (y₂ / y₁)100.

Переходный процесс, при котором = 0%, называется апериодическим. При незатухающих колебаниях = 100%. При неустойчивом (расходящемся) процессе > 100%.

4. Время регулирования _Р – это интервал времени от начала переходного процесса до момента, когда отклонение регулируемого параметра не будет превышать допустимых пределов (3…5% от y₀).

5. Статическая ошибка y_ст – это остаточное отклонение регулируемого параметра от заданного значения после завершения переходного процесса регулирования.

Перечисленные показатели качества регулирования могут быть использованы как для оценки работы действующих систем, так и при расчете и проектировании новых. В последнем случае, исходя из условий технологического процесса, формулируются требования к этим показателям.

Результаты опыта.

Опыт 1.

Температура печи 60,0С°

Установленные значения Т= 40 С°, = 10, к = 20

Опыт 2.

Температура печи 68С°

Установленные значения Т=60 С°, = 10, к = 20

Опыт 3.

Температура печи 40С°

Установленные значения Т= 40 С°, = 30, к = 20

Опыт 4.

Температура печи 39,9С°

Установленные значения Т= 40 С°, = 10, к = 5

Таблица 1– Показатели качества регулирования

Показатель	t₁, °С	t₂, °С	t_СТ,°С .	, %	_Р, c
Опыт 1	0,5	0,2	0,1
Опыт 2				14,3
Опыт 3	0,2
Опыт 4	0,8	0,3		37,5

Вывод:

В ходе проведенной нами лабораторной работы мы ознакомились с системой автоматического регулирования на базе регулятора ТРМ 10PiC, а также получили четыре различные зависимости изменения температуры при автоматическом регулировании. Так же были определены показатели качества регулирования t₁, t₂, t_СТ, , , которые сведены в Таблицу 1. По показателям качества можно сделать следующие выводы:

1. При увеличении Т_уст с 40°С до 60°С максимальное динамическое отклонения регулируемой температуры увеличивается на 38,0°С- t₁ и на 5,0°С- t₂, статическая ошибка t_СТ тоже увеличивается, также увеличивается продолжительность времени регулирования _рна 640 сек. Однако перерегулирование , характеризующее степень колебательности процесса уменьшается на 25,7%. Характерное изменение связано с необходимостью выйти на заданный, более высокий уровень температуры.

2. При изменении постоянной времени, при том же уставочном значении температуры, максимальное динамическое отклонение уменьшается на 0,3°С- t₁ и на 0,2°С- t₂, t_СТ остается так же равной 0, а падает до 0%, но время увеличивается на 280 сек.

3. При увеличении коэффициента передачи регулятора в 2 раза, максимальное динамическое отклонение увеличивается на 0,3°С- t₁ и на 0,1°С- t₂, t_СТ остается так же равной 0, однако увеличивается перерегулирование с 0% до 37,5%, но продолжительность времени регулирования незначительно уменьшается на 80 секунд.