Лабораторная работа № 5
Экспериментальное определение динамических характеристик элементов системы регулирования
Цель работы: экспериментальное снятие кривых разгона (кривая переходного процесса) элементов системы и определение по ним основных динамических параметров переходного процесса.
Инструмент и принадлежности к работе
- Нагревательный элемент (резистор ПЭВ-75) – 1 шт.
- Источник питания – 1 шт.
- Терморезистор КМТ-14 – 1 шт.
- Термопара ХК – 1 шт.
- Мультиметр ВР-11 – 1 шт.
- Милливольтметр М1106 – 1 шт.
Основные положения
В работе производится исследование динамических свойств объекта регулирования (камеры), а также чувствительных элементов (терморезистора и термопары). Принципиальная схема лабораторной установки представлена на рис. 1. Установка состоит из камеры 1 с нагревательным элементом 2, который питается от источника 3. Для измерения температуры в камере предназначены два чувствительных элемента – терморезистор 4 и термопара 5, которые могут устанавливаться в камере поочередно и подключены к показывающим приборам 6 (мультиметр ВР-11) и 7 (милливольтметр М1106). Функциональная схема установки представлена на рис. 2. Она включает в себя объект регулирования (ОР) – камера, исполнительное устройство (ИУ) – нагревательный элемент, чувствительный элемент (ЧЭ) – терморезистор или термопара.
Рис. 1а. Принципиальная схема лабораторной установки.
Рис. 1б. Принципиальная схема лабораторной установки.
Рис. 2. Функциональная схема лабораторной установки.
Кривой разгона звена называется зависимость выходной величины хВЫХ от времени (хВЫХ = f(t)) при скачкообразном изменении входной величины хВХ. При этом входная величина после скачкообразного изменения остаётся постоянной.
Кривая разгона (кривая переходного процесса) является одной из основных динамических характеристик звена.
Несмотря на различие объектов, кривые их разгона могут быть отнесены к нескольким характерным группам: кривые разгона апериодического, колебательного, интегрирующего звеньев и т.д. Из кривой разгона графически или графоаналитически определяются основные параметры звена.
В данной лабораторной установке снимаются кривые разгона термокамеры, терморезистора и термопары.
Составим дифференциальные уравнения этих элементов. Для вывода дифференциального уравнения термокамеры запишем уравнение теплового баланса:
| CdΘ + Aθdt = Qdt | (1) |
где С – теплоёмкость термокамеры (энергия, которую нужно сообщить камере для увеличения её температуры на 1оС), кал/град; Θ – превышение температуры воздуха в камере над температурой окружающей среды, оC; А – теплопередача нагревательного элемента (энергия, которая отдаётся нагревательным элементом в камеру в одну секунду на 1оС разности температуры нагревательного элемента и окружающей среды), кал/с