122777 (Автоматизация вельц печи для переработки цинковых кеков)

Задание на курсовой проект

Наименование объекта регулирования – вельц печь для переработки цинковых кеков.

U – угол перемещения заслонки на трубопроводе вытяжного вентилятора, %

y – разряжение газов на входе в котел-утилизатор, мм.в.ст.

В таблице 1 представлена безразмерная кривая разгона

Таблица 1 – Безразмерная кривая разгона

Масштаб времени М­_t = 2,4 мин, масштаб для регулируемой переменной М_y = 4,3

Приборный состав системы регулирования:

- дифференциальный манометр для дистанционной передачи сигнала давления – по месту;

- преобразователь сигнала от дифференциального манометра – на щите;

- показывающий и самопишущий прибор – на щите;

- регулятор импульсный – на щите;

- переключатель «ручное управление – автоматическое управление», включаемый после регулятора – на щите;

- пускатель бесконтактный реверсивный для включения исполнительного механизма – на щите;

- исполнительный механизм привода заслонки – рядом с заслонкой.

Содержание

Введение

1. Построение кривой разгона

2. Определение передаточной функции методом площадей

3. Вычисление настроек регуляторов и исследование статистических свойств системы регулирования

4. Исследование устойчивости системы регулирования

5. Определение передаточной функции замкнутой системы регулирования

6. Определение качества регулирования

7. Функциональная схема системы регулирования

8. Назначение элементов системы и ее работа. Принцип действия измерительного преобразования

Выводы

Список литературы

Введение

Основной задачей любого процесса управления является выработка и реализация таких решений, которые при данных условиях обеспечивают наиболее эффективное достижение поставленной цели.

Процессы управления совершаются над объектами управления (ОУ), под которыми понимаются части технологического процесса или агрегата, целиком технологические процессы, агрегаты, ма­шины, цехи, производственные предприятия, коллективы людей.

Протекание всякого технологического процесса характеризуется совокупностью физических величин, на которые накладываются определенные условия. Процессом управления называется совокуп­ность операций, необходимых для пуска, остановки ОУ, а также для поддержания и изменения в требуемом направлении величин, харак­теризующих технологический процесс. Целью управления технологическими процессами может быть поддержание постоянного значения физической величины с заданной точностью в установив­шемся и переходном режимах, изменение величины по определенной наперед заданной программе.

Если управление осуществляется непосредственно человеком, то такое управление называют ручным; если же управление осуще­ствляется без непосредственного участия человека, то его называют автоматическим. Автоматическое управление производится с по­мощью автоматически действующих управляющих устройств. Объект управления и управляющие устройства составляют автома­тическую систему управления (АСУ). В наиболее простых случаях (поддержание постоянного значения параметра, изменение параметра но жесткой программе) процесс управления называют регулирова­нием, управляющие устройства — автоматическими регуляторами, или просто регуляторами, а автоматические системы управления -автоматическими системами регулирования (АСР).

1 Построение кривой разгона

Кривой разгона называют процесс изменения во времени выходной переменной, вызванный ступенчатым входным воздействием. Кривая разгона служит для определения динамических свойств объекта.

Запаздывание объекта выражается в том, что его выходная величина начинает изменяться не сразу после нанесения возмущения, а только через некоторый промежуток времени, называемым временем запаздывания.

Под постоянной времени объекта понимается время, в течение которого выходная величина достигла бы своего нового установившегося значения, если бы она изменялась с постоянной скоростью, равной скорости ее изменения в начальный момент времени.

Коэффициент передачи объекта представляет собой изменение выходной величины объекта при переходе из начального в новое установившееся состояние, отнесенное к изменению возмущения на входе [1].

Снятие кривой разгона предусматривает нанесение на объект ступенчатого возмущения путем энергичного изменения степени открытия проходного сечения регулирующего органа, при этом отмечают величину и момент нанесения возмущения. Изменения выходной величины регистрируют до тех пор, пока объект не примет установившееся значение.

Кривая разгона отличается от переходной характеристики тем, что амплитуда «скачка» может быть произвольной, в то время как переходная характеристика есть реакция объекта управления на единичный скачок по управляющей переменной [2].

Кривая разгона получается пересчетом безразмерной кривой разгона по формулам

t = M_t ^. t_б

Δy = M_y ^. Δy_б

где t – реальное время,

t_б – безразмерное время,

M_t – масштаб времени,

M_y – масштаб регулируемой переменной,

Δy – изменение регулируемой переменной в натуральных единицах,

Δy_б – изменение регулируемой переменной в безразмерном виде

Рассчитаем кривую разгона (таблица 2)

Таблица 2 – Пересчитанная кривая разгона

Кривая разгона представлена на рисунке 1.

Определим параметры аппроксимации кривой разгона. Касательная касается кривой разгона в точке А₁, соответствующей максимальной крутизне.

В соответствии с рисунком 1 коэффициент передачи равен

К_об = Δy_уст / ΔU

К_об = 4,3 / 8 = 0,54 мм.в.ст./%

где Δy_уст – установившееся значение выходной переменной,

ΔU – изменение входной переменной.

Передаточная функция данной аппроксимации будет иметь вид

где К_об – коэффициент передачи объекта,

Т_об – постоянная времени (Т_об = 18 – 4 = 14 мин),

τ_об – время запаздывания, (τ_об = 4 мин),

S – переменная Лапласа.

2 Определение передаточной функции методом площадей

Передаточная функция второго порядка может быть представлена в следующем виде

Коэффициенты а₁ и а₂ вычисляются по формулам

а₁ = F₁ = Δt {∑ [1-Δy_б (Δt ^. i)] – 0,5},

где n – количество интервалов разбиения кривой разгона (n=19),

Δt – интервал разбиения (Δt = М_t = 2,4 мин),

Δy_б (t ^. i) – значение безразмерной кривой разгона в i-й момент времени.

Тогда

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 мин

мин ²

Передаточная функция второго порядка будет иметь вид

Определение передаточной функции методом площадей является более сложным по сравнению с определением по кривой разгона. Однако передаточная функция второго порядка имеет более точное представление.

3 Вычисление настроек регуляторов и исследование статических свойств системы регулирования

Автоматическое устройство, обеспечивающее поддержание выходных величин объекта вблизи требуемых значений, называют автоматическим регулятором.

Регулятор реализует закон регулирования. Структурная схема системы регулирования представлена на рисунке 2.

Р – регулятор,

ОУ – объект управления,

Рисунок 2 – Структурная схема системы регулирования

Целью регулирования является выполнение условия ε = y₃ – y = 0

Основные законы регулирования:

1) релейный (р- закон)

0, если ε ≤0

U = 1, если ε>0