09 Антиплагиат (1232841), страница 8
Текст из файла (страница 8)
Предъявляемым требованиям не удовлетворяют широко распространенные и дешевые персональные ЭВМ, поэ томупри разработке АСУ был сделанвыбор в пользу ЭВМ промышленного образц а. Выбираем панельный компьютер фирмы Advantechмодель РРС-140/120 на базе проц ессора Pentium MMXTM.В данном случае ЭВМ будет работать в реж име «советчика». При работе в данном реж име на ЭВМ возлож ены следующ ие функц ии:контроль параметров, по которым осущ ествляется оперативное управление проц ессом;сигнализац ия о выходе параметров за допустимые пределы;http://dvgups.antiplagiat.ru/ReportPage.aspx?docId=427.12810395&repNumb=112/2711.06.2015Антиплагиатвывод на монитор графической информац ии о ходе технологического проц есса;ввод информац ии, поступающ ей из лаборатории;хранение информац ии;резервирование информац ии;возмож ность быстрого восстановление данных;организац ия обмена данных в системе управления;контроль и диагностика ошибок при передаче данных;защ ита от несанкц ионированного доступа к данным;управление одновременной обработкой задач;вывод ц ифровой и графической информац ии на печать.Особое место в работе ЭВМ уделено функц ии поиска оптимальных решений с выдачей рекомендац ий (советов) оператору.
Даннаяфункц ия осущ ествляется следующ им образом. Через заданные промежутки времени полученные с МК данные о состоянии объекта[25]анализируются с помощ ью математической модели (ММ). Такж е по ММ определяютсявоздействия, необходимые для приближения процесса к оптимуму, результаты предоставляются оператору. Окончательныйвыбор и осуществление управляющих воздействий остается за оператором.[25]Внесение управляющ их воздействий осущ ествляется путем изменения уставок в МК через ЭВМ.Для того, чтобы не выходить из реж има советчика и не загруж ать память ЭВМ, за которой работает оператор-технолог рекомендуетсяпараллельно ЭВМ установить персональную ЭВМ, на которой будет проходить проц есс обучения.3 РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬВ расчетной части проекта выполнен расчет автоматической системы стабилизац ии подогрева сетевой воды в подогревателе, привозмущ ении по нагрузке.Показатели качества регулирования, определяемые технологическим проц ессом:скачкообразное возмущ ающ ее воздействие, при котором снята переходная характеристика А = 2 % ХРО (хода регулирующ его органа);максимальное внешнее возмущ ающ ее воздействие Хвх.мах = 5 % ХРО;время регулирования tр ≤ 850 с;максимальное динамическое отклонение ΔT ≤ 1,8 оС;переходной проц есс в АСР апериодический.3.1 Математическое описание объекта управления3.1.1 Идентификац ия объекта управленияДля составления математического описания объекта управления используем э кспериментальный способ [2].В таблиц е 3.1 приведены исходные данные для построения кривой разгона объекта управления (температуры водыв подогревателе).Таблиц а 3.1 – Исходные данные для построения кривой разгонаt,с0120240360480600720840960108012001320T(t), 0C000,1600,5000,8201,181,4001,6001,7501,9002,0002,000На рисунке 3.1 приведен график кривой разгона объекта управления.Рисунок 3.1 - График кривой разгона объекта управленияНайдем единичную и нормированную переходную функц ию:ΔT0(t) = ΔT(t) / А; (3.1)ΔТн(t) = ΔТ0(t) / Т0(Ту), (3.2)где А = 2% ХРО – скачкообразное возмущ ающ ее воздействие, при котором снята переходная характеристика;ΔТ0(Ту) – установившееся значение единичной переходной характеристики.Данные для построения единичной и нормированной переходных характеристик сведенны в таблиц у 3.2Таблиц а 3.2 Расчетные данные для построения единичной и нормированной переходных характеристикt,с01202403604806007208409601080http://dvgups.antiplagiat.ru/ReportPage.aspx?docId=427.12810395&repNumb=113/2711.06.2015Антиплагиат12001320Т(t), 0C000,1600,5000,8201,1801,4001,6001,7501,9002,0002,000То(t), 0C000,0800,2500,4100,5900,7000,8000,8750,9501,0001,000Тн(t),0C000,0800,2500,4100,5900,7000,8000,8750,9501,0001,000Единичная и нормированная переходная характеристики приведены на рисунке 3.2.Рисунок 3.2 - Единичная и нормированная переходные характеристикиИз зависимости ΔTн(t) находим величину коэ ффиц иента усиленияобъекта Коб :Коб = ΔТ0(Ту)= 1 0C / % ХРО.
(3.3)При аппроксимац ии объекта последовательным соединением апериодическогозвенаи звеназапаздывания определяем егодинамические характеристики [2, рисунок 6.2].Дополнительное запаздывание находим согласно формуле:(3.4)Для э того на рисунке 3.3, по нормированной переходной характеристике, графически определим время ta и tb, для ΔTнa(t) = 0,1 иΔTнb(t) = 0,7 соответственно.Рисунок 3.3 - Нормированная переходная характеристика.Определение ta и tbПо рисунку 3.3 находим ta и tb:ta = 250 - 120 = 130 с; (3.5)tb = 720 - 120 = 600 с. (3.6)Теперь определим дополнительное запаздывание :; (3.7)Общ ее запаздывание найдем по формуле:; (3.8).постояннаявремени находится согласно формуле:; (3.9)Таким образом передаточная функц ия объекта согласно формуле будет иметь вид:; (3.10).Для определения точности аппроксимац ии э кспериментальной переходной функц ии решением дифференц иального уравненияпервого порядка с запаздывающ им аргументом рассчитываем ординаты аппроксимирующ ей кривой.; (3.11)Результаты расчетов приведены в таблиц е 3.3, а исходная и аппроксимирующ ая кривые показаны на рисунке 3.4.Таблиц а 3.3 – Ординаты переходных функц ийt, с0120240360480600720ΔTH(t)http://dvgups.antiplagiat.ru/ReportPage.aspx?docId=427.12810395&repNumb=114/2711.06.2015Антиплагиат000,080,250,410,590,70ΔTHa1(t)0-0,2120,0640,2770,4420,5690,667Окончание таблиц ы 3.3t, с960108012001320960ΔTH(t)0,880,951,001,000,88ΔTHa1(t)0,8020,8470,8820,9090,802Рисунок 3.4 - Переходные характеристики нормированная и аппроксимированнаяРассчитаем среднеквадратичную ошибку аппроксимац ии по формуле:, (3.12)где К – количество точек.
В результате получим:.Так как ошибка аппроксимац ии достаточновелика, осущ ествляем аппроксимац ию объекта последовательным соединением двухапериодических звеньев и звена запаздывания (решением дифференц иального уравнения второго порядка с запаздывающ имаргументом). Передаточная функц ия которой будет иметь вид:(3.13)где Т1 и Т2 – постоянные времени объекта.Находим относительное время по формуле:; (3.14).Приняв n = 1, по графику [2, рисунок 1.2] определяем относительные значения постоянных времени и , далее находим:;(3.15)(3.16)Таким образом, передаточная функц ия объекта будет иметь вид:. (3.17)Найдем координаты аппроксимирующ ей кривой по формуле:; (3.18)Результаты расчетов приведены в таблиц е 3.4, а аппроксимирующ ая кривая показана на рисунке 3.5.Таблиц а 3.4 - Ординаты переходной функц ииt, с0120240360480600720ΔTH(t)000,0800,2500,4100,5900,700ΔTHa1(t)000,0910,2660,4440,5950,713http://dvgups.antiplagiat.ru/ReportPage.aspx?docId=427.12810395&repNumb=115/2711.06.2015АнтиплагиатОкончание таблиц ы 3.4t, с840960108012001320ΔTH(t)0,8000,8750,9501,0001,000ΔTHa1(t)0,8010,8640,9080,9380,959Рисунок3.5 - Переходные характеристикиРассчитаем среднеквадратичную ошибку аппроксимац ии по формуле:(3.19)Так как погрешность аппроксимац ии меньше 3 %, принимаем окончательно за передаточную функц ию объекта:.
(3.20)3.2 Выбор регулятора для АСР подогрева сетевой воды в ПСВДля выбора закона регулирования (типа регулятора) воспользуемся аппроксимац ией объекта решением дифференц иальногоуравнения первого порядка с запаздывающ им аргументом.По отношению:;(3.21)так как 0,43 < 1, то выбираем регулятор непрерывного действия.Затем рассчитываем динамический коэ ффиц иент регулирования по формуле:, (3.22)где у1 – максимальное динамическое отклонение;– максимальное внешнее возмущ ающ ее воздействие., (3.23)По графику определяем, что Rд = 0,36 для требуемого вида переходного проц есса, мож ет обеспечить ПИД-регулятор.Находим для ПИД-регулятора отношение [2, графику 2.4]:tр / тоб = 5, (3.24)откуда время регулирования:tр = 5 201,1 = 1005,5 с, что больше допустимого времени регулирования 850с.Несмотря на то, что полученное время регулирования превысило допустимоезначение выбираем закон ПИД-регулирования, так как онявляется наиболее сбалансированным из стандартных законов регулирования.Передаточная функц ия ПИД-регулятора имеет вид:(3.25)где – коэ ффиц иент усиления регулятора;– время изодрома (время, необходимое для восстановления заданного значения регулируемой величины при ее скачкообразномотклонении);– время предварения (опереж ения).3.3 Определение настроек регулятора и построение переходного проц есса АСР подогрева сетевой воды в подогревателеПредварительно, с ц елью определения варьирования настроек, рассчитываем коэ ффиц иент передачи регулятора Кр, время изодромаТи и время предварения Тд по приближ енным формулам.Для апериодического переходного проц есса:, (3.26)время изодрома Ти:, (3.27)и время предварения (опереж ения) Тп (постоянная времени дифференц ирования):, (3.28).Расчет оптимальных настроек регулятора произведем с помощ ью пакета прикладных программ MATLAB.Для построения переходного проц есса по заданию воспользуемся программным продуктом MATLAB 7 и пакетом Control System Toolbox.
Это сборник алгоритмов MATLAB для моделирования, анализа и проектирования СУ. В среде ControlSystem Toolbox можно моделировать и анализировать как непрерывные, так и дискретные СУ. Легко могут быть вычислены иотображены на экране отклики системы в частотной и временной областях, диаграммы расположения нулей / полюсов.Пакет часто используется совместно с другими пакетами MATLAB для проектирования более сложных СУ.[17]Для нахож дения оптимальных настроек регулятора используем пакет «Simulink Response Optimization».
В пакете «Simulink» создаёммодель объекта (последовательно подключая пиктограммы «Transfer Fcn» – передаточной функц ии и «Transport Delay» –запаздывания), присоединим блок «PID-Controller», на вход системы подаем ступенчатое воздействие, для э того подсоединим ко входусистемы блок «Step», а к выходу подсоединяем блок графической оболочки оптимизац ии «Signal Constraint» и графический дисплей –блок «Scope», а такж е нам понадобится блок «Simout» для вывода данных в рабочее окно MatLab.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
