Антиплагиат (1230895), страница 7
Текст из файла (страница 7)
Для общего случая положим передаточную функцию равной:Wpм=кмТ1p2+T2p+1e-pτ, (6.3)т.к. колебательные процессы слабо выражены вследствие большой инерционности объекта, можно понизить порядокпередаточной функции (6.3), получим:Wpм=кмТ1+1e-pτ.
(6.4)Параметры передаточной функции зависят от каждого конкретного случая, поэтому их получают методами идентификации.На основании (6.2) и (6.4) запишем общую передаточную функцию объекта:Wpoy=кмТ1+1ТэТмр2+Тмр+1e-pτ. (6.5)Анализируя функцию (6.5) видно, что она имеет четвертый порядок. Это значит, что регулятор должен иметь возможностьотслеживать ошибку по ускорению, что не представляется возможным во встроенных в частотный преобразователь ПИД-законах управления.
Кроме того, использование даже дифференциальной составляющей в трубопроводной системе можетсильно ухудшить устойчивость из-за отработки кратковременных возмущений, связанных с отражением воды от стенок труб,изменением потребления на конечной точке и т.п.
Целесообразно использовать ПИ-регулятор с точки зрения обеспечениямаксимальной устойчивости, но в этом случае ухудшится время регулирования, [1]которое в данной системе не является критичным.Передаточная функция ПИ-регулятора:Wpпи=kp1+1Tp+1.
(6.6)Точный теоретический расчет параметров регулятора, при которых будет выполняться условие устойчивости и требования кзаданным показателям качества, выполнить практически невозможно из-за специфики объекта. Однако, существуют методикирасчета приблизительных параметров регулятора для передаточных функций объектов до третьей степени. В случае счетвертым порядком функции [4] целесообразно поступить следующим образом: понизить порядок знаменателя, удаливслагаемое с наименьшей постоянной времени.Допустим, что после выполнения этой процедуры передаточная функция приняла вид:Wpoy=kT1p2+T2p+1e-pτ. (6.7)Проведем расчет параметров структурной схемы САУ НАДвигатель можно разделить на две части.
Механическую и электрическую. Передаточная функция механической иэлектрической части [1]соответственно, имеет вид [4]:Wэp=β1+Тэр, (6.8)Wмp=β1+Тмр, (6.9)где β - модуль жесткости линеаризованной механической характеристики асинхронного двигателя;;Тэ - эквивалентная электромагнитная постоянная времени цепей статора и ротора асинхронного двигателя.Тм - механическая постоянная времени.Модуль жесткости β линеаризованной механической характеристики, можно рассчитать, как:β=2∙[1]Мkω0ном∙Sk,(6,10)где Мк - момент критический;;ω0ном∙ - номинальная частота вращения асинхронного двигателя, об/мин;;SK - скольжение критическое, его значение можно определить, как:Sk=Sн∙λ+λ2+1, (9.11)где, SH -номинальное скольжение асинхронного двигателя.
Его можно определить, из следующей формулы:[1] Sн=ω0-ωнω0. (6.12)где ω0 - частота вращения идеального холостого хода асинхронного двигателя, об/мин;;ωн - номинальная частота вращения асинхронного двигателя, об/мин;;Номинальная частота вращения пн асинхронного электродвигателя, из паспортных данных равна 1480 об/мин.Частота вращения идеального холостого хода n0 асинхронного двигателя, выбирается из стандартного ряда значений, котораязависит от числа пар полюсов и частоты вращения двигателя.Стандартный ряд значений приведен в таблице 11Таблица 11 - Стандартный ряд значений зависимости числа пар полюсов от частоты вращения двигателяЧисло пар полюсов р.123http://dvgups.antiplagiat.ru/ReportPage.aspx?docId=427.13568093&repNumb=116/2126.06.2015Антиплагиат45Частота вращения идеального холостого хода n0, об/мин 300015001000750500Из стандартного ряда значений выбираем частоту вращения идеального холостого хода n0, ближайшую для номинальнойчастоты вращения пн = 1480.Соответственно частоту вращения идеального холостого хода n0 принимаем равную 1500.Переведем частоту вращения идеального холостого хода n0 (об/мин), в ω0 [2]рад-1:ω0=π∙n030=3.14∙1500330= 157,06 рад-1 (6.13)Тоже рассчитаем для номинальной частоты вращения пн двигателя:ωн=π∙пн30=3,14∙148030=154,90 рад-1 (6.14)Зная значения ω0 и ωн, можно рассчитать номинальное скольжение асинхронного двигателя SH из формулы (6.12):Sн=157,06-154,90157,06=0,013.Критический момент Мкрможно рассчитать, как:Мкр=λМн, (6.15)где λ - кратность момента.Мн - номинальный момент двигателя.Кратность момента определяется, как отношение момента номинального двигателя Мн и критического момента двигателя Мкр:λ=МнМкр.
(6.16)Кратность момента асинхронного двигателя, из паспортных данных равна 2,2 т.е. λ = 2,2.Номинальный момент двигателя можно рассчитать, как отношение номинальной мощности двигателя Рн к номинальной частотевращения:[2]Мн=Pнωн=250∙103154,90=1613,9 Нм. (6.17)Зная кратность момента X и номинальный момент двигателя Мн из формулы (6.15) можно рассчитать критический моментМкр:Мкр=2,2∙1613,9=3550,58 Нм.Подставив скольжение асинхронного двигателя SH и кратность момента λ в формулу (6.11), рассчитаем скольжениекритическое Sk:Sk=0.013∙2.2+2.22+1=0.06.Просчитав скольжение критическое SK и зная момент критический Мкр с частотой вращения идеального холостого ходаω0,можем рассчитать модуль жесткости βлинеаризованной механической характеристики, подставив получившиеся значения вформулу (6.10), мы получим :β=2∙3550,58154.90∙0.06=764,05.Механическая постоянная времени Тм зависит от момента инерции вала двигателя J, редуктора, инерции исполнительногоустройства:Тм=Jβ.
(6.18)J - максимально допустимый маховой момент механизма (двигателя), кНм. Из паспортных данных двигателя J=0,22 кНм.Эквивалентную электромагнитную постоянную времени можно определяется по формуле:Тэ=Jω0эл.номSk, (6.19)где ω0эл.ном -угловая скорость электромагнитного поля асинхронного двигателя при его номинальной частоте питанияf1ном=50 Гц (ω0 эл.ном =2π f1ном =314с '). Для асинхронного двигателя общепромышленного исполнения sK= 0,05...0,5 (меньшие значения характерны для мощных двигателей), Тэ = (0,006...0,06)с.Зная допустимый маховой момент и модуль жесткости, β можно рассчитать механическую постоянную времени Тм иэквивалентную электромагнитную постоянную времени [2]Тэ по формулам (6.18) и (6.19) соотчетственно:Тм=220,5764,05=0,22;;Тэ=1314∙0,06=0,05.Теперь зная механическую постоянную времени Тм иэквивалентную электромагнитную постоянную времени Тэ можно подставить их в формулу (6.2)Wpад=764,050,05∙0,22p2+0.22p+1.Рассчитаем параметры насосного агрегата и магистрали :Км=ОнРн.
(6.20)где Он - номинальный расход воды, Рн- номинальная мощность насосатогда [2]подставив в формулу (6.20) получимКм=600250000=0,0024Так как насос приводится в движение двигателем без редуктора то постоянная времени насосного агрегата равна постоянноймеханической времени двигателя Т1 =Тм=0,22с.Для звена с запаздыванием e- рткоэффициент τ= Тм.Подставляя все значения в формулу (3) получим:Wpм=0,00240,22p2+1e-p0,5.Окончательная передаточная функция объекта управления примет вид:Wpoy=0,00240,05p2+0.25p+1e-p0.5.Для данной системы методом Никольса-Зиглера [2] можно рассчитать следующие настройки для ПИ - регулятора:[2]Кпи=0,9∙Т2Км∙τ.
(6.21)http://dvgups.antiplagiat.ru/ReportPage.aspx?docId=427.13568093&repNumb=117/2126.06.2015АнтиплагиатСогласно [2] Ти = Тм = 0,22.Подставляя полученные ранеезначения в формулу (6.21) получимКпи=0,9∙0,220,024∙0,5=16,5тогда передаточная функция ПИ-регулятора примет вид:Wpпи=16,51+10,5p+1.Как правило, при данных настройках система бывает устойчивой, однако часто они используются лишь как стартовыенастройки при пуске и наладке регулятора. Процесс наладки заключается в следующим - выставляются либо полученныенастройки, либо значения, меньше их в 2-3 раза, и постепенно увеличиваются, при этом контролируется выходная величинаобъекта управления.
Как только выход начинает сильно отклоняться от уставки - прекращается подбор параметров. Практикапоказывает, что для достижения наибольшего быстродействия постоянная времени интегратора должна превышатьрассчитанную в 5-10 раз.По полученным данным построим структурную схему САУ НА. [2]Структурная схема САУ НА представлена на рисунке 10.Рисунок 9 Структурная схема САУ НАС помощью программы Mathcad строим амплитудо и фазо-частоные характеристики САУ НА. Амплитудо и фазо-частоные характеристикипредставлены на рисунках 10 и 11 соответственно.Рисунок 10 - Амплитудочастотнаяхарактеристика САУ НА.Рисунок 11 Фазо – частотные характеристики САУ НА.По графикам АЧХ и ФЧХ можно определить что система устойчива и имеет запас по амплитуде -30Дб запас по фазе 40Рисунок 12 Потребление мощности при различных способах регулирования скорости вращения насоса: 1- при управлениизадвижками;; 2- при частотном регулировании.7 [2]ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ВНЕДРЕНИЯ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО УПРАВЛЕНИЯ НАСОСНЫМИ АГРЕГАТАМИ7.1 Расчёт капиталовложенийна внедрение проекта САУ-НА[1]Кап��тальные вложения [2]на внедрение проекта [1]складываются из:а) Прямых расходов:стоимость приобретаемого оборудования;;расходы на оплату труда, затраченного на внедрение проекта0;;отчисления в фонд социального страхования.б) Текущих расходов:материальных затрат на эксплуатацию изделия;;амортизацию отчислений.Список оборудования САУ представлены в таблице 12.Таблица 12Список оборудования САУНаименованиеКол-воЦена за ед.(руб)Стоимость(руб)1234Датчик давления210002000[2]Электроприводы375000225000Контроллер12300023000Частотный преобразователь119998001999800Силовой выключатель ВА-99М/1600743400303800Устройства защиты и измерения Sepam 1000+4150000600000Итого:3153600http://dvgups.antiplagiat.ru/ReportPage.aspx?docId=427.13568093&repNumb=118/2126.06.2015АнтиплагиатСледовательно, расходы на приобретение оборудования:Кобор=3153600руб.Расходы на оплату труда, затраченного на разработку проекта САУ-НА и наладку оборудования:[2]Кзп=Снч∙Тнч, (7.2)где Снч= 265 рублей - стоимость одного нормочаса;;Тнч = 600 - трудоемкость проекта в нормочасах.Подставим в формулу (7.2) численные значения:Кзп=265∙600=150000рубОтчисления на социальное страхование работников:Ксн=Нсн100%∙Кзп (7.3)где Нсн — 34% -норма отчислений на соцстрах,Ксн=34%100%∙150000=51000 руб.Рассчитаем прямые расходы по формуле:[2]Кпр=Кобор+Кзп+Ксн.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
