Побудова кривої розгону
Масштаб часу Мt = 2,4 хв, масштаб для регульованої змінної Мy = 4,3
Приладовий склад системи регулювання:
- диференційний манометр для дистанційної передачі сигналу тиску - за місцем;
- перетворювач сигналу від диференціального манометра - на щиті;
- показує і самописний прилад - на щиті;
- регулятор імпульсний - на щиті;
- перемикач «ручне управління - автоматичне керування», що включається після регулятора - на щиті;
- пускач безконтактний реверсивний для включення виконавчого механізму - на щиті;
- виконавчий механізм приводу заслінки - поруч із заслінкою.
1. Побудова кривої розгону
2. Визначення передавальної функції методом площ
3. Обчислення налаштувань регуляторів і дослідження статистичних властивостей системи регулювання
4. Дослідження стійкості системи регулювання
5. Визначення передавальної функції замкнутої системи регулювання
6. Визначення якості регулювання
7. Функціональна схема системи регулювання
8. Призначення елементів системи і її робота. Принцип дії вимірювального перетворення
Основним завданням будь-якого процесу управління є вироблення і реалізація таких рішень, які за даних умов забезпечують найбільш ефективне досягнення поставленої мети.
Процеси управління відбуваються над об'єктами управління (ОУ), під якими розуміються частини технологічного процесу або агрегату, цілком технологічні процеси, агрегати, машини, цехи, виробничі підприємства, колективи людей.
Перебіг будь-якого технологічного процесу характеризується сукупністю фізичних величин, на які накладаються певні умови. Процесом управління називається сукупність операцій, необхідних для пуску, зупинки ОУ, а також для підтримки і зміни в потрібному напрямку величин, що характеризують технологічний процес. Метою управління технологічними процесами може бути підтримка постійного значення фізичної величини із заданою точністю в сталому і перехідному режимах, зміна величини за певною наперед заданою програмою.
Якщо управління здійснюється безпосередньо людиною, то таке управління називають ручним; якщо ж управління здійснюється без безпосередньої участі людини, то його називають автоматичним. Автоматичне керування здійснюється за допомогою автоматично діючих керуючих пристроїв. Об'єкт управління та керуючі пристрою становлять автоматичну систему управління (АСУ). У найбільш простих випадках (підтримання постійного значення параметра, зміна параметра але жорсткої програмі) процес управління називають регулюванням, вузли знаходяться - автоматичними регуляторами, або просто регуляторами, а автоматичні системи управління -Автоматичним системами регулювання (АСР).
1 Побудова кривої розгону
Кривий розгону називають процес зміни в часі вихідної змінної, викликаний ступінчастим вхідним впливом. Крива розгону служить для визначення динамічних властивостей об'єкта.
Запізнення об'єкта виражається в тому, що його вихідна величина починає змінюватися не відразу після нанесення обурення, а тільки через деякий проміжок часу, званим часом запізнювання.
Під постійною часу об'єкта розуміється час, протягом якого вихідна величина досягла б свого нового сталого значення, якби вона змінювалася з постійною швидкістю, яка дорівнює швидкості її зміни в початковий момент часу.
Коефіцієнт передачі об'єкта є зміна вихідної величини об'єкта при переході з початкового в нове сталий стан, віднесене до зміни обурення на вході [1].
Зняття кривої розгону передбачає нанесення на об'єкт ступеневої обурення шляхом енергійного зміни ступеня відкриття прохідного перерізу регулюючого органу, при цьому відзначають величину і момент нанесення обурення. Зміни вихідної величини реєструють до тих пір, поки об'єкт не прийме стале значення.
Крива розгону відрізняється від перехідної характеристики тим, що амплітуда «стрибка» може бути довільною, в той час як перехідна характеристика є реакція об'єкта управління на одиничний стрибок по керуючоїзмінної [2].
Крива розгону виходить перерахунком безрозмірною кривої розгону по формулам
де t - реальний час,
tб - безрозмірний час,
Mt - масштаб часу,
My - масштаб регульованої змінної,
δy - зміна регульованої змінної в натуральних одиницях,
δyб - зміна регульованої змінної в безрозмірному вигляді
Розрахуємо криву розгону (таблиця 2)
Таблиця 2 - Перерахована крива розгону
Крива розгону представлена на малюнку 1.
Визначимо параметри апроксимації кривої розгону. Дотична стосується кривої розгону в точці А1. що відповідає максимальній крутизні.
Відповідно до малюнком 1 коефіцієнт передачі дорівнює
Коб = 4,3 / 8 = 0,54 мм.в.ст ./%
де δyуст - стале значення вихідної змінної,
δU - зміна вхідної змінної.
Передавальна функція даної апроксимації матиме вигляд
де Коб - коефіцієнт передачі об'єкта,
Тоб - постійна часу (Тоб = 18 - 4 = 14 хв),
τоб - час запізнювання, (τоб = 4 хв),
S - змінна Лапласа.
2 Визначення передавальної функції методом площ
Передавальна функція другого порядку може бути представлена в наступному вигляді
Коефіцієнти а1 і а2 обчислюються за формулами
де n - кількість інтервалів розбиття кривої розгону (n = 19),
δt - інтервал розбиття (δt = Мt = 2,4 хв),
δyб (t. i) - значення безрозмірною кривої розгону в i-й момент часу.
а1 = F1 = 2,4<(1-0) + (1 – 0,1) + (1 – 0,07) + (1 – 0,25)+(1 – 0,43)+(1 – 0,58) + (1 – 0,7) + (1 – 0,78) + (1 – 0,84) + (1 – 0,88) + (1 – 0,91) + (1 – 0,94)
+ (1 - 0,96) + (1 - 0,97) + (1 - 0,98) + (1 - 0,985) + (1 - 0,99) - 0,5> =
= 2,4. 5,225 = 12,54 хв
Передавальна функція другого порядку матиме вигляд
Визначення передавальної функції методом площ є більш складним у порівнянні з визначенням по кривій розгону. Однак передавальна функція другого порядку має більш точне уявлення.
3 Обчислення налаштувань регуляторів і дослідження статичних властивостей системи регулювання
Автоматичний пристрій, що забезпечує підтримку вихідних величин об'єкта поблизу необхідних значень, називають автоматичним регулятором.
Регулятор реалізує закон регулювання. Структурна схема системи регулювання представлена на малюнку 2.
Коефіцієнт передачі послідовного з'єднання ланок дорівнює
Коефіцієнт передачі зворотного зв'язку К2 = 1
Коефіцієнт передачі замкнутої системи в статиці
Беручи величину зміни завдання yЗ = 1, знаходимо стале значення
Yуст = 1. 0,51 = 0,51
Тоді статична помилка дорівнює
Для зменшення статичної помилки і збереження інших показників якості регулювання необхідно застосовувати інші закони регулювання (наприклад І- або ПІ-закон).
4 Дослідження стійкості системи регулювання
Під стійкістю розуміють властивість системи самостійно повертатися до рівноважного стану після зняття обурення порушника її рівновагу.
Стійкість лінійної системи визначається характером його вільного руху, яке описується однорідним диференціальним рівнянням
При речових коренях рішення має вигляд
де cn - постійна інтегрування
pn - коріння характеристичного рівняння
Для стійкої роботи системи необхідно, щоб Pi. Wоб (S)
Виконуючи заміну WР = КП. Wоб (S) = j w отримаємо
Позбавляючись від удаваності в знаменнику, отримаємо АФХ в алгебраїчній формі
Підставляючи в отримане вираз чисельні значення, отримаємо АФХ для дослідження стійкості
Для дослідження стійкості потрібно побудувати годограф АФХ, для чого виконаємо обчислення R (w) і Im (w) для різних w. Результати обчислень зведемо в таблицю 3.
Таблиця 3 - Розрахунок АФХ розімкнутої системи
Малюнок 8 - Структурна схема зворотного зв'язку
Використовуючи правило структурних перетворень, знайдемо передавальну функцію замкненої системи регулювання, представленої на малюнку 3.
Передавальна функція пропорційного ланки має вигляд
де КП - коефіцієнт передачі регулятора.
Передавальна функція коливального ланки має вигляд
Передавальна функція зворотного зв'язку W2 = 1
Тоді передавальна функція замкнутої системи буде мати вигляд
Після підстановки чисельних значень отримаємо
6 Визначення якості регулювання
Якість перехідного процесу кількісно оцінюється наступними показниками
1 Статична помилка регулювання є неузгодженість між сталому значенням регульованої величини після перехідного процесу і її заданим значенням
де yЗ - величина ступеневої зміни завдання,
Yуст - стале значення регульованої змінної
2 Динамічна помилка регулювання є максимальне відхилення регульованої змінної в перехідному процесі від її заданого значення
де yMAX - максимальне значення регульованої змінної після ступеневої зміни завдання.
3 Час регулювання є відрізок, протягом якого регульована величина досягає нового сталого значення з деякої, заздалегідь встановленої точністю, ± δ.
Обчислимо і побудуємо перехідну функцію замкнутої системи регулювання з П-регулятором і графічно визначимо показники якості.
Перехідна функція для системи з передавальної функцією виду
Обчислюється за формулою
Слід врахувати, що φ0. βt + φ0 - кути в радіанах.
Формули застосовні, якщо виконується рівність
0 ≤ 0,61. (6,12 / 25,37) = 0,12
Обчислимо значення h (t) в залежності від часу (таблиця 4).
Таблиця 4 - Розрахунок значень h (t) в залежності від часу
8 Призначення елементів системи і її робота. Принцип дії вимірювального перетворювача
Процес вельцеванія здійснюється в трубчастих обертових печах. Піч являє собою сталевий барабан, розташований під кутом 3-5 0 до горизонту для того, щоб шихта могла пересуватися при обертанні барабана від верхнього кінця до нижнього. Швидкість обертання барабана 1-2 об / хв. По всій довжині піч Футре вогнетривким цеглою.
Піч спирається на катки, при цьому зазвичай її ставлять на три опори. Одна з опор поєднується з приводом печі від електродвигуна через редуктор і вінцеву шестерню, укріплену на барабані печі. У нижнього розвантажувального кінця печі розміщують топкові пристрої - мазутні або газові пальники.
Шихту подають у верхній завантажувальний кінець печі через водоохолоджувальну трубу. Пересуваючись при обертанні печі, шихта вступає в контакт з гарячими газами, що йдуть протитечією, втрачає вологу і нагрівається. В кінці верхньої зони печі шихта запалюється і надходить в зону сублімації. У міру просування до розвантажувального кінця печі шихта все більш збіднюється цинком і свинцем.
В процесі особлива увага приділяється контролю і регулювання розрядження газів на вході в котел-утилізатор за допомогою переміщення заслінки на трубопроводі витяжного вентилятора [3].
У системах автоматичного керування для вимірювання поточних значень величин хіміко-технологічних процесів використовуються різні вимірювальні пристрої. Засіб вимірювання, призначений для вироблення сигналу вимірювальної інформації у формі, доступній для безпосереднього сприйняття спостерігачем, називають вимірювальним приладом. Засіб вимірювання, що виробляє сигнал, у формі, зручній для передачі, подальшого перетворення, але не дозволяє спостерігачеві здійснити безпосереднє сприйняття, називають вимірювальним перетворювачем. Первинний вимірювальний перетворювач - той, до якого підведена вимірна величина, що передає вимірювальний перетворювач - той, який призначений для дистанційної передачі сигналу вимірювальної інформації.
У курсовому проекті первинним вимірювальним перетворювачем є диференційний манометр для дистанційної передачі сигналу тиску.
скачати титульний лист для роботи