Файл: В.А. Старовойтов Определение динамических (переходных) характеристик пневматического пропорционально-интегрального регулятора.pdf

8

выходной величины Рвых (рис. 3, б). Рвых вначале быстро (мгновенно) принимает значение, пропорциональное составляющей, т.е. k∆Рвх. После этого выходная величина равномерно нарастает в соответствии с интегральной составляющей до некоторого момента времени t2, при котором она возрастет еще на величину, равную k∆Рвх. Разница между моментами времени t2 и t1 определяет величину постоянной времени интегрирования Ти или же время изодрома [1, с. 73].

При этом изменение только коэффициента пропорциональности k не вызывает изменение скорости нарастания интегральной составляющей (рис. 4).

Рис. 4. Характер изменения закона ПИ-регулирования при изменении k

Изменение только времени интегрирования приводит к изменению скорости нарастания интегральной составляющей. Например, увеличение Ти вызывает снижение скорости нарастания (изменение угля

α).

Возвращаясь к рис. 1, следует отметить, что выключающие реле 3 и 9 необходимы для отключения и включения регулятора при переходе с автоматического на ручное управление и наоборот. При автоматическом регулировании командный сигнал Рк= 0 и выходной сигнал регулятора через сопло C1 (реле 9) проходит на выход регулятора, а сигнал Р1 с выхода элемента 1 через сопло С1 (реле 3) – на вход инерционного

9

элемента 2. Для перехода на ручное управление в выключающие реле подается сигнал Рк=1. В этом случае закрываются сопла С1 обоих реле и сигнал Рвых разъединяется с линией выхода регулятора, а также прерывается линия инерционной положительной обратной связи, проходящая через реле 3. Но при этом выход реле 9 через открытое сопло С2 соединяется с камерой Д элемента сравнения 1 камерой положительной обратной связи, в которой устанавливается давление, равное давлению в линии выхода регулятора. Это предохраняет линию выхода от скачка давления при промежуточном положении переключателя станции управления и обеспечивает в последующем плавный переход с ручного управления на автоматическое.

Для ослабления влияния автоколебаний, возникающих в замкнутом контуре сумматор 6 – камера Б элемента 7 – линия обратной связи сигнала Рд – сумматор 6, на работу повторителя 8 на линии сигнала Рд устанавливают постоянный дроссель.

Предел пропорциональности δ регулятора ПР3.31 настраивается в диапазоне от 2 до 3000 % (коэффициент передачи от 0,03 до 50) при помощи регулируемых дросселей сумматоров 5 и 6. При настройке δ в диапазоне 100-3000 % дроссель сумматора 6 устанавливают на отметку 100 %, что соответствует его полному открытию (при этом k4≈1), а дроссель сумматора 5 – на соответствующую отметку по его шкале. В этом случае регулятор реализует закон

При полном открытии дросселя сумматора 5 величина δ равна 100 % (k3=1). По мере закрывания этого дросселя значение δ возрастает.

При настройке δ в диапазоне 2-100 % дроссель сумматора 5 устанавливают на отметку 100 %, что соответствует полному его открытию (при этом k3≈1), а дроссель сумматора 6 – на желаемую отметку по шкале. В таком случае регулятор осуществляет закон

Полному открытию дросселя сумматора δ соответствует значение δ=100 % (k4=1). При закрывании дросселя значение δ уменьшается.

Время интегрирования Ти настраивается дросселем, входящим в состав инерционного элемента 2. При закрытом дросселе (при

11

Все элементы монтируются на плате 7 из органического стекла с помощью винтов и соединительных ножек. Связь между элементами осуществляется через каналы в них и плате.

К штекерному разъему 1 элементы подключаются гибкими трубками 2, причем на плате возле трубок и на соответствующих им штуцерах стоят одинаковые цифры. Плата 7 крепится на раме 6, которая монтируется на основании 10. Кожух 9, выполненный из полистирола, фиксируется двумя винтами 8.

5. ОПИСАНИЕ СТЕНДА И МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ РАБОТЫ

Схема стенда, предназначенного для исследования динамических характеристик ПИ-регулятора ПР3.31, приведена на рис. 6, а его внешний вид с взаимным расположением технических средств – на рис. 7. Следует отметить, что цифровые обозначения приборов стенда на указанных выше рисунках идентичны, кроме сетевого выключателя 11. Последний предназначен для подачи электропитания на электропривод диаграммной ленты пневматического записывающего прибора ПВ4.2Э 10.

Питание стенда сжатым воздухом производится от общей лабораторной станции подготовки воздуха через общую магистраль при давлении около 0,3 МПа.

Фильтром-редуктором 1 по показаниям манометра 3 устанавливают давление питания сжатым воздухом для ПИ-регулятора 9 и вторичного прибора 10. Редукторы 2 и 5 служат для установки по манометрам 7 и 6 заданного Рзд и текущего Рвх значений давления воздуха. Текущие значения выходного давления сжатого воздуха (выходной сигнал) регулятора Рвых регистрируются вторичным прибором 10.

Для снятия динамической (переходной) характеристики на регулятор 9 подают ступенчатое возмущение (скачок давления). Формирование ступенчатого возмущения на входе в регулятор производится с помощью редуктора 5 и пневматического тумблера 4, между которыми установлена промежуточная емкость (на рисунке не показана). Перед подачей возмущения пневмотумблер 4 открывают и по манометрам 7 и 8 устанавливают заданное и текущее значения регулируемого параметра, равные 0,5 кгс/см2, затем пневмотумблер 4 перекрывают и, произ-

12

водя отсчет по манометру 6, поднимают редуктором давление в линии перед пневмотумблером до 0,6 кгс/см2. После этого, открыв пневмотумблер 4, подают скачкообразное возмущающее воздействие на регулятор.

Текущие значения входного и выходного давлений сжатого воздуха регулятора ПР3.31 регистрируются вторичным прибором ПВ4.2Э (10).

Расчетные значения кривых разгона регулятора находят по уравнению

которое при ступенчатом входном воздействии записывается как

Здесь Рвых.о– значение выходной величины регулятора в момент нанесения возмущения.

Рис. 6. Пневматическая схема для исследования переходных характеристик ПИ-регулятора ПР3.31

13

Рис. 7. Внешний вид стенда

Исследования для пределов пропорциональности δ=40, 100, 250 и 1000 % для двух-трех произвольно выбранных значений времени изодрома Ти. Коэффициент передачи находят из соотношения

Результаты исследования динамических свойств регулятора ПР3.31

По кривым, записанным вторичным прибором ПВ4.2Э, для тех же значений δ и Ти определяют экспериментальные значения коэффициентов передачи kэ и времени изодрома Ти,э. Полученные данные также заносят в таблицу. Значения коэффициентов передачи и времени