Синтез закона управления и настройка промышленного регулятора для стабилизации температуры в условиях возмущений
Курсовой проект - Разное
Другие курсовые по предмету Разное
еристики объекта регулирования в разных режимах его функционирования и подключить внешнюю подсистему регулирования на основе персонального компьютера.
На рисунке 1.2 представлена обобщенная структурная схема электрических соединений лабораторного стенда с САР температуры жидкости в термостате.
Рисунок 1.2 - Обобщенная структурная схема электрических соединений лабораторного стенда с САР температуры жидкости в термостате
.1 Основные модули системы и стенда
Объект регулирования, в состав которого входит сам жидкостной термостат, датчики температуры нагрева жидкости и дополнительные узлы, изменяющие режимы и условия функционирования термостата.
В стакане жидкостного термостата установлены два чувствительных элемента термометров (системный Тс и контрольный Тк ) и рабочий орган механизма для перемешивания жидкости (мешалка), которая позволяет устранить тепловую стратификацию воды, возникающую в процессе нагрева. Жидкость подогревается электрическими спиральными нагревателями, которые можно включать в 2-х режимах (I или II). Термостат обдувается от вентилятора потоком воздуха, создающего внешнее воздействие со стороны внешней среды по отношению к стакану термостата. Нагрев обеспечивается импульсами тока, модулированными по принципу широтной импульсной модуляции (ШИМ), поступающими от блока управления триаком. Триак включен в цепь выходной обмотки силового трансформатора, первичная обмотка которого подключена к сети переменного тока 220 В (на нагреватели подается напряжение 32.5 вольт). На его управляющий электрод поступают короткие импульсы поджига, каждые 10 миллисекунд пока действует импульс управления от блока управления триаком.
Силовая часть, представлена блоком управления триаком, силовым трансформатором, собственно триаком (с защитным RC фильтром от перенапряжений), узлом управления по принципу Duty cicle и переключателем на три положения: ПИД, 2-х позиционное и откл..
Блок управления всегда открывает триак в момент перехода сетевого напряжения через ноль. Таким образом минимальная длительность ШИМ импульса составляет полпериода сетевого напряжения, то есть 10 миллисекунд. Максимальная длительность ШИМ импульса определяется в блоке дистанционного управления или в регуляторе ТРМ-10. Установлено в стенде и в ТРМ-10, что Тсл равно 1,2 и 1,0 секунды соответственно.
Переключатель позволяет исследовать процессы в замкнутой САР:
для линейных законов регулирования типа Пропорционально - интегрально -дифференциального (положение ПИД);
- для сугубо нелинейных законов (положение 2-х позиционное);
- либо разомкнуть систему.
В последнем положении переключателя сигналы на силовую часть можно подавать с блока дистанционного управления, вручную изменяя уровень мощности в ШИМ сигнале управления триаком. Этот режим необходим для получения переходных характеристик объекта регулирования при разомкнутой САР.
Блок дистанционного управления и индикации температуры с контрольного датчика (Тк) в термостате и мощности управляющего импульса (Р1 % или Р2 % от шкалы ШИМ импульса управления) позволяет визуально контролировать процессы нагрева и охлаждения термостата при переходах с одного уровня мощности Р1 на другой Р2 (или нулевой), а также формирует гальванически развязанные аналоговые сигналы на внешнюю подсистему, в качестве которой используется персональный компьютер (ПК). В ПК установлена плата с аналого-цифровым преобразователем (АЦП) и модулями дискретного ввода/вывода (ЦВВ). Эти связи позволяют автоматизировать регистрацию данных о переходных процессах при проведении экспериментов с ОР и САР в файлах на диске.
Уровни мощности Р1% или Р2% сейчас устанавливаются вручную специальными потенциометрами, ручки которых находятся на передней панели стенда. Напротив них находятся кнопки, при нажатии которых устанавливаемая мощность Р1/Р2 в процентах отображается на индикаторе. В любое другое время на индикаторе отображается температура в градусах Цельсия (0С) от контрольного датчика Тк, установленного в термостате рядом с системным Тс, работающим для прибора ТРМ-10. Оба датчика имеют близкие метрологические и динамические характеристики и выполнены из стандартных сопротивлений с НСХ 100П.
Прибор ТРМ-10 - это цифровой одноканальный измеритель-регулятор, совместно с входным термосопротивлением Тс обеспечивает контроль и управление температурой жидкости в термостате. Он осуществляет следующие функции:
измерение температуры и отображение текущего измерения на встроенном светодиодном цифровом 4-х позиционном индикаторе;
регулирование измеряемой координаты по ПИД закону (в качестве выхода используется оптотранзистор);
автоматическое определение коэффициентов ПИД - закона в режиме отладочных работ (режим работы ТРМ -10 Самонастройка);
формирование сигнала управления на дополнительном выходе по двухпозиционному закону.
В качестве выхода используются контакты реле 8А-220В. Они в свою очередь могут использоваться для 2-х позиционного регулирования, или могут использоваться для включения охладителя, или подавать сигнал Авария оператору.
1.2 Устройство и работа прибора ТРМ-10
Элементы прибора ТРМ-10 размещены на двух печатных платах. Одна связана с лицевой панелью, а другая с тыльной стороной прибора.
На рисунке 1.3 приведен внешний вид лицевой панели прибора.