Визначення параметрів перехідних характеристик

Для визначення динамічних властивостей об'єкта на практиці найчастіше використовують методику снятіяпереходной характерістікі.Прі визначенні динамічних характеристик об'єкта по його перехідній характеристиці (крівойразгона) на вхід подається або ступінчастий пробний сигнал або прямокутний імпульс - див.розділ 2.3.Во другому випадку перехідна характеристика (крива відгуку ) повинна бути добудована досоответствующей кривої розгону .Процесс отримання передавальної функції об'єкту, виходячи з даних про перехідний процес, називається ідентифікацією ией об'єкта.

При знятті перехідної характеристики необхідно виконати ряд умов,
представлених в таблиці 1:

Якщо проектується система стабілізації технологічного параметра, то перехідна характерістікадолжна зніматися в околиці робочої точки процесу.

Перехідні характеристики необхідно знімати як при позитивних, так і негативних скачкахуправляющего сигналу. По виду кривих можна судити про ступінь асиметрії об'єкта. При небольшойасімметріі розрахунок параметрів регулятора рекомендується вести по усереднених значень параметровпередаточних функцій. Лінійна асиметрія найчастіше виявляється в теплових обьектахуправленія.

При наявності зашумленного виходу бажано знімати декілька перехідних характеристик (крівихразгона) з їх подальшим накладенням один на одного і отриманням усередненої кривої.

При знятті перехідної характеристики необхідно вибирати найбільш стабільні режими процесу, наприклад, нічні зміни, коли дія зовнішніх випадкових збурень малоймовірно.

При знятті перехідної характеристики амплітуда пробного вхідного сигналу повинна бути, з одногобоку, досить великий, щоб чітко виділялася перехідна характеристика на тлі шумів, а, з іншого боку, вона повинна бути досить малою, щоб не порушувати нормального ходатехнологіческого процесу.

Примітка до таблиці 1:

Початкові умови зняття перехідної характеристики:
У початковий момент необхідно, щоб система управління знаходилася в спокої, тобто егуліруемаявелічіна X (наприклад, температура в печі) і керуючий вплив регулятора Y (вихід регулятора наісполнітельний механізм) не змінювалися, а зовнішні обурення отсутствовалі.Напрімер, температура в печі залишалася незмінною і виконавчий механізм не ізменяетсвоего положення. Потім на вхід виконавчого механізму подається поетапне вплив, наприклад, включається нагрівач. В результаті стан об'єкту починає змінюватися.

Визначення динамічних характеристик об'єкта управління з самовиравніваніемпо його перехідній характеристиці

Самовирівнюванням процесу регулювання називається властивість регульованого об'єкту посленарушенія рівноваги між припливом і витратою повернутися до цього стану самостійно, байдужості людини або регулятора. Самовирівнювання сприяє швидшій стабілізаціірегуліруемой величини і, отже, полегшує роботу регулятора.Процесс зміни параметра Х (t) і його перехідна характеристика h (t) зображена на ріс.1.Сняв криву розгону. і оцінивши характер об'єкта управління (з самовирівнюванням або без) можна визначити параметри відповідної передавальної функції.

рекомендується застосовувати для об'єктів управління сявно вираженою переважної постійної часу. Перед початком обробки переходнуюхарактерістіку (криву розгону) рекомендується пронормувати (діапазон зміни нормірованнойкрівой від 0 до 1) і виділити з її початкового ділянки величину чистого тимчасового запізнювання.

При подачі на вхід деякого об'єкту ступінчастої впливу була отримана
перехідна характеристика (див. приклад на рис. 1). Потрібно визначити параметри перехідної
Характеристики.

Визначення динамічних характеристик об'єктів по кривій розгону проводиться методом
дотичною до точки перегину перехідної характеристики (кривій розгону) У даному випадку точка перегину відповідає переходу кривої від режиму прискорення до режімузамедленія темпу наростання вихідного сигналу.

Малюнок 1 - Перехідна характеристика (крива розгону) об'єкта з самовирівнюванням

По виду перехідної характеристики можна визначити динамічні властивості об'єкта: К, Хуст. d, Т, R.

1. Динамічним коефіцієнтом посилення називається величина, що показує, у скільки разів даний ланка підсилює вхідний сигнал (в усталеному режимі), і дорівнює відношенню величини технологічного параметра Хуст в сталому режимі до вихідний величиною У:
   
   Коефіцієнт посилення об'єкту К для об'єктів з самовирівнюванням є величиною, зворотною коефіцієнту самовирівнювання (К = 1 / с).
2. Стале значення вихідної величини Хуст - це значення Х при. Наприклад, максимальне значення температури в печі, яке може бути досягнуто при встановленій потужності нагрівача.
3. У системах автоматичного регулювання, після отримання обурює воздействіярегуліруемий параметр змінюється не миттєво, а через деякий час. Це час називається запізненням процесу в об'єкті. Розрізняють ємнісний і транспортне (передавальне) запізнювання. Емкостное запізнювання залежить від ємності об'єкта регулювання. Паровий котел - за рівнем води в барабані, наприклад, володіє ємнісним запізненням. Транспортним (динамічним) запізненням називається проміжок часу від моменту зміни вхідної величини У до початку зміни вихідної величини Х. Наприклад, це може бути час після включення нагрівача, за яке температура в печі досягне значення? 0,1Хуст. Чим більше, час повного запізнювання? D - тим важче регулювати такий процес. З найбільш часто регульованих параметрів найбільшим - запізнюванням володіють об'єкти, в яких регулюється температура, а найменшим - об'єкти, в яких підтримується витрата рідини.
4. Постійна часу об'єкта | Т може бути визначена відповідно до ріс1. Постійна часу об'єкта досить точно може бути визначена як час, за який температура досягне значення 0,63 * Хуст мінус? D1
5. Максимальна швидкість зміни параметра R - нахил перехідної характеристики, може бути визначено за формулою:

Визначення динамічних характеристик об'єкта управління без самовирівнювання по його перехідній характеристиці

Малюнок 2 - Перехідна характеристика (крива розгону) об'єкта без самовирівнювання

Для об'єктів без самовирівнювання стійке функціонування системи без регулятора невозможно.Для об'єкта без самовирівнювання коефіцієнт посилення визначається як отношеніеустановівшейся швидкості зміни вихідної величини Х до величини стрибка вхідного сигналу У:

Величина динамічного запізнювання в об'єкті визначається так, як показано на рис.2 Для регуляторів з релейним виходом на об'єкт подається 100% потужності. У ряді случаевдлітельное вплив такої потужності неприпустимо. У цьому випадку допускається виключеніенагревательного елемента після визначення і R. При цьому швидкість зміни температури досить точно можна визначити після достіженіявелічіной Х значення? 0,3Хуст. Тоді швидкість зміни температури R і постійна часу Т визначаються за формулами: