ДипломАнтиплагиат (1217420), страница 6

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 6)

ПИД - пропорционально-интегрально-дифференциальный регулятор.

ПИД-регулятор – самый сбалансированный из всех регуляторов, построенных на основе типовых звеньев, поэтому широко применяется в различных сферах.

По сути, даное устройство это эволюция ПИ-регулятора.

Пропорциональная составляющая вырабатывает сигнал, который противодействует отклонению регулируемой величины в данный момент времени (идеология чисто П-регулятора).

Интегральная составляющая накапливает результирующее значение, нивелируя, таким образом, недостаток П-регулятора – наличие статической ошибки.

. Они позволяют оператору вносить изменения в ход технологического процесса, в рамках его обязанностей и ответственности, в соответствии с действующими инструкциями производства.

Сейчас работа оператора на насосной станции тесно связана с пультом управления. Он представляет собой монитор, на котором оператор может наблюдать схематичное изображение технологического процесса, его параметры и их отклонение, системы сигнализации, блокировки и защиты. Оконные формы графичны, удобны и понятны. Они позволяют оператору вносить изменения в ход технологического процесса, в рамках его обязанностей и ответственности, в соответствии с действующими инструкциями производства.

Плюсы:

1. Наилучшая переходная характеристика. Отличная скорость и точность регулирования.

Минусы:

1. Сложен в реализации и настройке. Современные ПИД регуляторы реализовываются с применением вычислительных процессоров.

2. Выход на заданный параметр затянут

Передаточная функция ПИ-регулятора:

(5.6)

Точный теоретический расчет параметров регулятора, при которых будет выполняться условие устойчивости и требования к заданным показателям каче­ства, выполнить практически невозможно из-за специфики объекта. Однако, существуют методики расчета приблизительных параметров регулятора для передаточных функций объектов до третьей степени. В случае с четвертым по­рядком функции [4] целесообразно поступить следующим образом: понизить порядок знаменателя, удалив слагаемое с наименьшей постоянной времени.

Допустим, что после выполнения этой процедуры передаточная функция приняла вид:

(5.7)

Проведем расчет параметров структурной схемы САУ НА

Двигатель можно разделить на две части. Механическую и электрическую. Передаточная функция механической и электрической части соответственно, имеет вид [4]:

(5.8)

(5.9)

где - модуль жесткости линеаризованной механической характеристики асинхронного двигателя;

Т_э - эквивалентная электромагнитная постоянная времени цепей стато­ра и ротора асинхронного двигателя.

Т_м - механическая постоянная времени.

Модуль жесткости линеаризованной механической характеристики, можно рассчитать, как:

(5.10)

где М_к - момент критический;

- номинальная частота вращения асинхронного двигателя, об/мин;

S_K - скольжение критическое, его значение можно определить, как:

(5.11)

где, S_H - номинальное скольжение асинхронного двигателя. Его можно определить, из следующей формулы:

(5.12)

где - частота вращения идеального холостого хода асинхронного двигателя, об/мин;

- номинальная частота вращения асинхронного двигателя, об/мин;

Номинальная частота вращения асинхронного электродвигателя, из пас­портных данных равна 1480 об/мин.

Частота вращения идеального холостого хода асинхронного двигателя, выбирается из стандартного ряда значений, которая зависит от числа пар полю­сов и частоты вращения двигателя.

Стандартный ряд значений приведен в таблице 5.1.

Таблица 5.1 - Стандартный ряд значений зависимости числа пар полюсов от частоты вращения двигателя

Из стандартного ряда значений выбираем частоту вращения идеального холостого хода , ближайшую для номинальной частоты вращения п_н = 1480.

Соответственно частоту вращения идеального холостого хода принимаем рав­ную 1500.

Переведем частоту вращения идеального холостого хода (об/мин), в круговую частоту рад-1:

(5.13)

Рассчитаем для номинальной частоты вращения двигателя:

(5.14)

Зная значения и можно рассчитать номинальное скольжение асин­хронного двигателя S_H из формулы (5.12):

Критический момент М_кр можно рассчитать, как:

(5.15)

где - кратность момента.

М_н - номинальный момент двигателя.

Кратность момента определяется, как отношение момента номинального двигателяМ_н и критического момента двигателя М_кр:

(5.16)

Кратность момента асинхронного двигателя, из паспортных данных равна 2,2 т.е. = 2,2.

Номинальный момент двигателя можно рассчитать, как отношение номи­нальной мощности двигателя Р_н к номинальной частоте вращения:

(5.17)

Зная кратность момента X и номинальный момент двигателяМ_н из форму­лы (5.15) можно рассчитать критический момент М_кр:

Подставив скольжение асинхронного двигателя S_H и кратность момента в формулу (5.11), рассчитаем скольжение критическое Sk:

Просчитав скольжение критическое S_K и зная момент критический М_кр с частотой вращения идеального холостого хода , можем рассчитать модуль же­сткости линеаризованной механической характеристики, подставив получив­шиеся значения в формулу (5.10), мы получим:

Механическая постоянная времени Т_м зависит от момента инерции вала двигателя J, редуктора, инерции исполнительного устройства:

(5.18)

J - максимально допустимый маховой момент механизма (двигателя), кНм. Из паспортных данных двигателя J=0,22 кНм.

Эквивалентную электромагнитную постоянную времени можно определя­ется по формуле:

, (5.19)

где -угловая скорость электромагнитного поля асинхронного двигателя при его номинальной частоте питания f_1ном=50 Гц ( = f_1ном =314с '). Для асинхронного двигателя общепромышленного исполнения s_K= 0,05...0,5 (меньшие значения характерны для мощных двигателей), Т_э = (0,006...0,06)с.

Зная допустимый маховой момент и модуль жесткости, можно рассчитать механическую постоянную времени Т_м и эквивалентную электромагнитную постоянную времени Т_э по формулам (5.18) и (5.19) соотчетственно:

Теперь зная механическую постоянную времени Т_м и эквивалентную элек­тромагнитную постоянную времени Т_э можно подставить их в формулу (5.2)

Рассчитаем параметры насосного агрегата и магистрали :

(5.20)

где Q_н - номинальный расход воды, Р_н- номинальная мощность насоса

тогда подставив в формулу (5.20) получим

.

Так как насос приводится в движение двигателем без редуктора то посто­янная времени насосного агрегата равна постоянной механической времени дви­гателя Т1 =Тм=0,22с.

Для звена с запаздыванием коэффициент = Тм.

Подставляя все значения в формулу (5.4) получим:

Окончательная передаточная функция объекта управления примет вид:

Для данной системы методом Никольса-Зиглера [2] можно рассчитать следующие настройки для ПИ - регулятора:

(5.21)

Согласно [2] Ти = Тм = 0,22.

Подставляя полученные ранее значения в формулу (5.21) получим

тогда передаточная функция ПИ-регулятора примет вид:

Как правило, при данных настройках система бывает устойчивой, однако часто они используются лишь как стартовые настройки при пуске и наладке ре­гулятора. Процесс наладки заключается в следующим - выставляются либо по­лученные настройки, либо значения, меньше их в 2-3 раза, и постепенно увели­чиваются, при этом контролируется выходная величина объекта управления. Как только выход начинает сильно отклоняться от уставки - прекращается подбор параметров. Практика показывает, что для достижения наибольшего быстродей­ствия постоянная времени интегратора должна превышать рассчитанную в 5-10 раз.

По полученным данным построим структурную схему САУ НА. Структурная схема САУ НА представлена на рисунке 5.3.

Рисунок 5.3 Структурная схема САУ НА

1. ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ВНЕДРЕНИЯ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО УПРАВЛЕНИЯ НАСОСНЫМИ АГРЕГАТАМИ

1. Расчёт экономического эффекта в результате внедрения САУ НА

Капитальные вложения на внедрение проекта складываются из:

Прямых расходов:

• стоимость приобретаемого оборудования;

• расходы на оплату труда, затраченного на внедрение проекта0;

• отчисления в фонд социального страхования.

Текущих расходов:

• материальных затрат на эксплуатацию изделия;

• амортизацию отчислений.

Список оборудования САУ представлены в таблице 6.1.

Таблица 6.1 - Список оборудования САУ

Следовательно, расходы на приобретение оборудования:

Характеристики

Список файлов ВКР