Исследование двухпозиционного регулятора в режиме неполного оттока энергии

Бредников Андрей Викторович *
Бобылев Михаил Георгиевич**

Одним из способов улучшения качества двухпозиционного регулирования, позволяющим расширить область применения двухпозиционных регуляторов, является метод неполного оттока энергии.

В качестве исследуемой выбрана система автоматического регулирования (САР) объекта с самовыравниванием при применении двухпозиционного регулятора и наличии запаздывания в системе. Диапазон колебания температуры (∆t) определяется соотношением [1, с.66]:

, (1)

где B₁ – регулирующее воздействие регулятора на объект, характеризующее приток энергии;

B₂ – регулирующее воздействие регулятора на объект, характеризующее отток энергии;

k_об – коэффициент передачи объекта;

τ – время запаздывания объекта, с;

T – период колебаний регулируемой величины, с;

Снижение значения отрицательной амплитуды (А_–) можно реализовать, если при достижении заданного значения температуры (t_здн) подачу энергии полностью не прекращать, а только уменьшать на некоторую величину (произойдет уменьшение B₂).

В данной работе произведено исследование САР при симметричных колебаниях в двух режимах: режим 1 – полный отток энергии (ток, протекающий через нагреватель при размыкании контактов реле I_откл = 0 А); режим 2 – неполный отток энергии (I_откл = 0,45 А).

Принципиальная электрическая схема стенда, на котором произведено исследование, представлена на рис. 1.

Рис 1. Принципиальная электрическая схема стенда.

Объектом регулирования является электрическая печь с нагревательным элементом НЭ. Температура в пространстве печи измеряется двумя термопарами ТП1 и ТП2 гр. ХА (хромель-алюмель), сигнал первой подается на координатный самопишущий потенциометр КСП, имеющий встроенный контактный регулятор – КР, сигнал второй – на измерительный вход микропроцессорного терморегулятора ТРМ. Выходные контакты электромагнитного реле ТРМ коммутируют ток через НЭ при управлении от ТРМ.

Напряжение на лабораторный автотрансформатор Т2, к которому подключена печь, подается от сети через ключ S1, при этом загорается лампочка табло "объект включен" (H1). Напряжение от сети в печь контактного регулятора подается через ключ S2, при этом загорается лампочка табло "регулятор включен" (H2).

Блок управления БУ, пусковое устройство ПУ, исполнительный механизм ИМ используются в данной схеме только для дистанционной установки начальной силы тока через нагреватель. В процессе регулирования они не участвуют.

P1 – цифровой амперметр (используется в качестве основного прибора для измерения силы тока); P2 – аналоговый амперметр (используется в качестве индикатора).

В цепи регулятора с целью увеличения коммутируемого тока включено электромагнитное реле – К, размыкающие контакты которого (К.1 и К.2) включены в цепь нагревателя.

Диод VD обеспечивает неполный отток энергии при замыкании ключа S3 (при переводе его в положение "Неполный отток энергии") за счет исключения одного полупериода синусоиды.

Ключ S4 обеспечивает переключение регулирующего прибора (КСП либо ТРМ).

Вид графика колебательного процесса с основными параметрами представлен на рис. 2.

Рис 2. График изменения значения температуры.

Значения результатов исследования представлены в табл. 1.

Таблица 1.

Результаты исследования

Таким образом, метод неполного оттока энергии является эффективным способом улучшения качества регулирования. При этом он позволяет облегчить режим работы двухпозиционного регулятора за счет уменьшения величины коммутируемой энергии. К недостаткам данного метода можно отнести увеличение периода колебаний Т.

Список литературы:

1. Клюев А.С. Двухпозиционные автоматические регуляторы и их настройка. – М.: Энергия, 1967. – 104 с.