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 RД, представляет собой отношение максимального динамического отклонения y1 к отклонению y при том же воздействии, но без вмешательства регулятора: RД = 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 yст – 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 | tСТ,°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, tСТ, , , которые сведены в Таблицу 1. По показателям качества можно сделать следующие выводы:
1. При увеличении Туст 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 tСТ тоже увеличивается, также увеличивается продолжительность времени регулирования р на 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, tСТ 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, tСТ остается так же равной 0, однако увеличивается перерегулирование с 0% до 37,5%, но продолжительность времени регулирования незначительно уменьшается на 80 секунд.