Тема: Исследование системы автоматического управления объектом
Министерство образования и науки РФ
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Владимирский государственный университет
имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых»
(ВлГУ)
Механико-технологический факультет
Кафедра АТП
«Автоматизация технологических процессов»
Лабораторная работа
Тема: Исследование системы автоматического управления объектом
Работу выполнил:
студент гр. ЗАд-115
Кунин А.В.
Работу проверил:
проф. Коростелев В.Ф.
Владимир 2018
Лабораторная работа
Исследование системы автоматического управления объектом
Описание программно-аппаратной системы управления прессом
Система управления прессом реализована на базе компьютера Pentium/200 MHz. В состав информационно-измерительной системы входят устройства сбора и первичной обработки информации (рис. 2.1), выполняющие следующие функции:
- контроль температуры металла и формы;
- обработка информации о перемещении, скорости и давлении;
- диагностика состояния пресса, исследование технологического процесса и поиск неисправностей.
Для измерения температуры в форме и в кристаллизующемся металле использованы термопары К-типа (хромель - алюмель), характеризующиеся практически линейной зависимостью V=V(T) в интервале температур от 0 до 1000 
.
Для передачи показаний термопар на достаточно большое расстояние (5 … 10 м) использован усилитель сигнала XTR типа токовой петли.
Для измерения перемещения подвижного блока и плунжеров используется индуктивный датчик перемещения, представляющий собой дифференциальный индуктивный преобразователь (ДИП). Информация с датчика перемещений поступает в преобразователь.
Рис. 2.1. Фрагмент функциональной схемы системы управления гидропривода:
1 – заливочная чаша; 2 – плунжер левый; 3,6 – камеры опрессовки; 4 – полость формы; 5 – форма с плоскостью разъема; 7 – плунжер правый; 8 – датчик давления МД-150Т; 9 – бачок; 10 – преобразователь датчика перемещения; 11 – две катушки; 12 – шток поршня гидроцилиндра13 – поршень; 14 – датчик температуры; J, K – полости гидроцилиндра.
Для контроля давления в гидросистеме используются тензометрические и индуктивные датчики, принцип действия которых заключается в том, что под давлением жидкости изменяют прогиб мембраны и индуктивность зазора.
Для согласования сигналов с датчиков и персонального компьютера используется плата сбора данных L-154 фирмы L-card (Россия). Плата L-154 предназначена для преобразования аналоговых сигналов в цифровую форму для персональной ЭВМ, а также для ввода/вывода цифровых ТТЛ линий и управления одним выходным аналоговым каналом (цифро-аналоговый преобразователь).
Аналого-цифровой преобразователь (АЦП) платы имеет 16 каналов, разрядность 12 бит. На плате имеются восемь цифровых входных и восемь выходных ТТЛ линий.
Для наложения на расплавленный металл давления по некоторому заданному закону в модуле управления предусмотрена функция, реализующая импульсную модуляцию электрического сигнала на дискретный электрогидравлический клапан пресса.
При застывании металла скорость роста корки зависит от целого ряда факторов: прежде всего от скорости охлаждения, от конфигурации отливки, от рода сплава и т.д. Скорость нарастания давления должна быть приведена в соответствие со скоростью роста кристаллов. Поэтому в каждом конкретном случае закон наложения давления
Рис. 2.2. Общий алгоритм наложения модулированного сигнала
Рис. 2.3. Алгоритм выработки заданной частоты:
W – частота; t1 – длительность импульса; t2 – задержка
приходится отрабатывать с использованием результатов предварительных исследований и математического моделирования. Программа позволяет генерировать импульсный модулированный сигнал по заложенным алгоритмам (рис. 2.2, 2.3), сохранять показания и представлять результаты в виде графиков.
Значение длительности импульса t1 выбирается таким образом, чтобы клапан успел полностью открыться, а длительность задержки t2 такой, чтобы клапан успел полностью закрыться. Импульсная модуляция сигнала представлена на рис. 2.4.
Рис. 2.4. Импульсная модуляция сигнала
Данный принцип регулирования обеспечивает широкие пределы регулирования как по величине давления, так и по времени его поддержания, позволяет эффективно использовать возможности программирования без включения в гидросистему дополнительного элемента (объемного или дискретного регулятора).
Методические указания к лабораторной работе по теме 2
Цель работы
1. Изучение методов наблюдения сигналов в системе управления реальными объектами с аналоговым пропорционально-интегральным (ПИ) регулятором.
2. Изучение методов настройки пропорционально-интегрального регулятора.
Порядок выполнения работы
1. Идентифицировать параметры элементов гидропривода в следующем виде:
- гидропривод
где
,
m – перемещаемая масса, F – площадь цилиндра, KQp и KQx – коэффициенты линеаризации расходной характеристики гидропривода;
- датчик обратной связи
2. Вычислить с помощью ЭВМ параметры ПИ-регулятора для получения времени регулирования.
3. Снять переходные характеристики скорости и определить показатели качества при вычисленных параметрах ПИ-регулятора для частоты модуляции w1 = 1 Гц, w5 = 5 Гц, w10 = 10 Гц.
4. Снять зависимость статической ошибки по скорости e = f(v) при w1, w5, w10.
5. Вычислить ПИ-регулятор для получения наилучших показателей качества регулирования.
6. Построить зависимость e = f(v).
7. Сравнить наилучшие теоретические показатели качества с экспериментальными.