Курсовая работа: Система регулирования температуры пластификатора

Содержание

Описание объекта. 4

Обработка результатов моделирования. 5

Вывод. 10

Список использованных источников. 11

Цель работы

Развитие навыков моделирования систем автоматического регулирования на ЭВМ с использованием стандартной программы Simulink и последующей обработки и оценки результатов моделирования.

Традиционная методика анализа САР при неслучайных, детерминированных воздействиях предусматривает исследование переходных процессов и стационарных режимов, возникающих как реакция системы на стандартные возмущения типа единичного скачка, единичного импульса, гармонического воздействия. Эта дает наглядные результаты, отражаемые понятиями статической ошибки, перерегулирования и т.д.

Недостаток, состоит в том, что качество процесса регулирования определяется не только свойствами самой САР, но в решающей мере и характеристиками задающих и возмущающих воздействий. Не существует универсальных систем, работающих одинаково хорошо при воздействиях любого типа.

Наиболее рациональным представляется подход, ориентированный на воздействия, которым подвергается система в реальных условиях ее эксплуатации. Это позволило бы с максимальной полнотой выявить возможности САР при ее проектировании и анализе. Очевидно, что при этом необходим адекватный действительности аппарат математического описания воздействий, для чего стандартные возмущения пригодны мало. Значительно большими возможностями обладает описание воздействий как случайных процессов, позволяющее расширить их количественные характеристики и в то же время сохранить черты преемственности по отношению к детерминированному подходу.

В данной работе используются случайные процессы в которых для любых моментов времени t₁, t₂,…, случайные величины x(t₁), x(t₂),…, x() подчиняются нормальному k-мерному закону распределения, то есть гауссовские процессы. Эти процессы можно в достаточной мере описать с помощью математического ожидания и корреляционной функции.

Процесс моделирования состоит из 4 этапов:

1. Ввод исходных данных
2. Формирование возмущающего воздействия
3. Моделирование системы
4. Обработка данных моделирования и вывод результатов

Описание объекта

Система регулирования температуры пластификатора

Пластификатор предназначен для термической обработки синтетических нитей в процессе их вытягивания. Он представляет собой стальной «утюжок», в теле которого смонтирован электрический нагреватель. При перематывании и вытягивании нить скользит по поверхности пластификатора и подвергается нагреву с целью придания ей нужных свойств. В этом процессе важно поддерживать постоянную температуру поверхности.

Рис. 1. Схема системы регулирования температуры пластификатора

На рис. 1 показана схема системы автоматического регулирования температуры пластификатора. Нить 1 перемещается и вытягивается валиками 3 и 4, огибая при этом поверхность пластификатора 2. В состав системы входит датчик температуры 1-1, регулятор 1-2 и исполнительное устройство 1-3. Рассмотрим уравнения элементов системы.

Объект. Объектом регулирования является пластификатор вместе с нагревательным элементом, составляющим с ним единую конструкцию. Уравнение теплового баланса для пластификатора имеет следующий вид
,

где – приращение количества тепла в Дж в пластификаторе за малый промежуток времени , непосредственно следующий за моментом времени ;

– тепловой поток, создаваемый нагревателем в тот же момент, Дж·с^-1;

– тепловой поток, рассеиваемый пластификатором в тот же момент в результате теплообмена с окружающим воздухом, Дж·с^-1.

Датчик. Датчиком температуры является термоэлектрический термометр, помещенный в специальную полость вблизи рабочей поверхности пластификатора. Его основу составляет термопара, которая для монтажа и защиты от повреждений снабжена арматурой, в том числе тонкостенной гильзой, замедляющей процессы теплообмена. В результате тепловая инерция достигает значений, не позволяющих пренебречь ею при описании системы регулирования.

Регулятор. Регулятор будем считать практически безынерционным устройством, выходной сигнал которого пропорционален с коэффициентом отклонению сигнала датчика от значения U_о:

Исполнительное устройство. Исполнительное устройство представляет собой тиристорный преобразователь, осуществляющий выпрямление переменного тока питающей сети с одновременной его отсечкой (пропусканием только части тока). Отсекаемая часть тока тем больше, чем больше поступающее на управляющий электрод тиристора со стороны регулятора напряжение . В результате I – действующее значение тока – уменьшается с увеличением , и наоборот.

Задание на курсовую работу

Вариант 1

, К = 10

, К = 2

, с^-1 = 0,1

Расчет передаточной функции фильтра

=