Kurs_TAU (Синтез системы автоматического регулирования массы квадратного метра бумажного полотна)

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ РАСТИТЕЛЬНЫХ ПОЛИМЕРОВ

Кафедра АХТП

КУРСОВАЯ РАБОТА

по

ТЕОРИИ УПРАВЛЕНИЯ

«СИНТЕЗ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ МАССЫ КВАДРАТНОГО МЕТРА БУМАЖНОГО ПОЛОТНА

ПО ЗАДАННЫМ КРИТЕРИЯМ КАЧЕСТВА»

Выполнил: студент V курса .

Ситников С. А. .

шифр 965-450 .

Проверил: преподаватель .

Селянинова Л. Н. .

С.-ПЕТЕРБУРГ

2000г.

№	Наименование элементов схемы АСР, их математическая модель, параметры модели. Рассматриваемые воздействия. Требования к проектируемой системе регулирования.	Обозначения переменных.	Размерность переменных	Значение
1	2	3	4	5
1.	Объект регулирования. Канал: “изменение расхода массы - изменение массы 1 м2 полотна”. Математическая модель объекта: Wоб(р) = К0 Параметры модели: постоянная времени объекта коэффициент передачи объекта запаздывание по рассматриваемому каналу передачи информации	Т К0 	с с	50 112 120
2.	Измерительное устройство, датчик электронный с преобразователем. Математическая модель датчика: Параметр модели: коэффициент передачи	Кд	ma	0,25
3.	Регулирующий блок /совокупность электронного регулятора и электродвигателя/ приближенно реализует ПИ-закон регулирования. Математическая модель регулирующего блока: К1 - пропорциональная составляющая закона регулирования К2 - интегральная составляющая закона регулирования	К1 К2
4.	Регулирующий орган: клапан Модель клапана: Параметры модели: коэффициент передачи	Кро		0,0104
5.	Требования к качеству работы проектируемой системы: Точность регулирования массы 1 м2 полотна Минимальное значение степени затухания	 	г/м2	0,4 0,75
6.	Типовые входные воздействия: Изменение задающего воздействия: 2. Изменение концентрированной массы:	С1 С2	г/м2 % конц.	1,5 -3
7.	Канал передачи возмущения: “Изменение концентрации массы” – “изменение массы 1 м2 полотна” :	Кf1 Тf1	с	1,1 60

Задача

Цель создания автоматической системы – достичь того, чтобы значение массы 1 кв. м. бумажного полотна было равно заданному. При этом требуется, чтобы точность регулирования, т.е. возможное отклонение, находилось в определенных пределах. Поэтому, для синтеза системы выбран принцип управления по отклонению регулируемой величины от задания.

Принцип работы

Объект регулирования – напорный ящик БДМ.

Регулируемая величина – масса 1 кв.м. полотна.

Регулирующая величина – расход массы.

Возмущающее воздействие – изменение концентрации массы.

Автоматический регулятор – средство решения задачи регулирования.

Автоматический регулятор состоит из электронного датчика измеряющего массу 1 кв.м. полотна, регулирующего блока (электрорегулятор и электродвигатель), приблизительно соответствующего ПИ-закону регулирования, клапана, изменяющего расход бумажной массы.

1. - бак массы

2. – напорный ящик

3. – сушильные группы

4. – каландр

5. – датчик массы 1кв.м. полотна

6. – преобразователь

7. – регулятор

8. – эл. двигатель - исполнительный механизм

9. – регулирующий орган - клапан

Ф ункциональная схема системы.

Текущее значение массы 1 кв.м. полотна фиксируется датчиком. Через преобразователь на регулирующий блок подается электрический сигнал. В регулирующем блоке происходит сравнение поступившего сигнала с заданным значением. В результате сравнения полученное отклонение определяет величину управляющего воздействия, которое должно нейтрализовать отклонение. В зависимости от величины и знака управляющего воздействия, управляющий блок формирует воздействие на исполнительный механизм (эл. двигатель).

Модель системы управления в виде «черного ящика»

Δg(t) [кг/м³] – изменение расхода бумажной массы (задающее воздействие)

Δf(t) [%] - изменение концентрации массы (возмущающее воздействие)

Δy(t) [г/м²] – изменение массы 1кв.м. полотна (выходная переменная)

Временные характеристики по каналу управления.

Передаточная функция объекта регулирования.

W_об(р) = К₀

• коэффициент передачи

• постоянная времени Т =50 с

• запаздывание информации  =120 с

Это апериодическое звено 1-го порядка с запаздыванием.

Переходная функция h(t) определяется как переходной процесс на выходе звена при подаче на его вход единичного ступенчатого воздействия 1[t] при нулевых начальных условиях. Чтобы получить переходную функцию звена, нужно изменить его входной сигнал на одну единицу. (расход массы на 1кг/с).

W_(p)

X Y

х(t)=1[t]

Зная,

x (p)= x L [1(t)]=

Получаем изображение переходной функции:

Обратное преобразование дает переходную функцию звена первого порядка с запаздыванием:

; % влажности

;

Для расчета переходной функции необходимо приблизительно оценить время окончания переходного процесса. Его можно вычислить по выражению:

t­_пер.пр.  3 - 4T+  320 c

Выбираем шаг расчета:

t = , N – желаемое количество точек графика;

N=10,

t = 32 c

Результаты расчета сведены в Таблицу 1.

Весовая функция W(t) представляет собой переходной процесс на выходе звена на единичную импульсную функцию  [t] при нулевых начальных условиях. Единичная импульсная функция является производной от единичной ступенчатой функции  [t] =1 [t]. Переходная весовая функции связаны соотношением:

Отсюда:

, , т.е.

;

Таблица 1.

Расчет переходной и весовой функции объекта по каналу управления.

T, c	0	120	152	184	216	248	280	312	344	376	408	440
H(t),г/м	0,0	0,0	52,943	80,860	95,580	103,34	107,43	109,593	110,731	111,331	111,647	111,81
W(t),г/м	0,0	2,4	1,266	0,667	0,352	0,186	0,098	0,052	0,027	0,014	0,008	0,004

По данным Таблицы 1 построены графики переходной и весовой функции.

Основные параметры объекта по каналу управления могут быть определены из этих графиков.