122777 (689225), страница 2

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

Текст из файла (страница 2)

г де 1 – включено, 0 – выключено

Преимущество: простота реализации, недостаток: низкое качество регулирования.

2) пропорциональный (п-закон)

U = К_П ^. ε

где К_П – коэффициент передачи регулятора.

Преимущества: простота реализации, высокое быстродействие, недостатки: ненулевая ε, низкое качество регулирования.

3) Интегральный (И-закон)

,

где Т_И – постоянная интегрирования.

Преимущества: отсутствие ошибки в установившемся режиме, недостатки: низкое быстродействие и склонность к автоколебаниям.

4) Пропорционально-интегральный (ПИ-закон)

Обладает преимуществами П- и И- регуляторов. Недостаток: сложность.

Определим К_П для П-регулятора по формуле

Для ПИ- регулятора

Т_И = 0,6 ^. Т_ОБ = 0,6 ^. 14 = 8,4 мин

Для определения статической ошибки системы регулирования нужно изобразить эту систему, содержащую регулятор К_П и объект К_ОБ (рисунок 3).

Рисунок 3 – Структурная схема замкнутой системы регулирования

Коэффициент передачи последовательного соединения звеньев равен

К₁ = К_П ^. К_ОБ

Коэффициент передачи обратной связи К₂ = 1

Коэффициент передачи замкнутой системы в статике

Принимая величину изменения задания y_З = 1, находим установившееся значение

y_уст = 1 ^. 0,51 = 0,51

Тогда статическая ошибка равна

Для уменьшения статической ошибки и сохранения других показателей качества регулирования необходимо применять другие законы регулирования (например И- или ПИ- закон).

4 Исследование устойчивости системы регулирования

Под устойчивостью понимают свойство системы самостоятельно возвращаться к равновесному состоянию после снятия возмущения, нарушевшего ее равновесие.

Устойчивость линейной системы определяется характером его свободного движения, которое описывается однородным дифференциальным уравнением

При вещественных корнях решение имеет вид

y(t)= c₁ ^. e^P1t + c₂ ^. e^P2t + …+ c_n ^. e^Pnt ,

где c_n – постоянная интегрирования

p_n – корни характеристического уравнения

a_n ^. p_n + a_n-1 ^. p^n-1 + …+a₀ = 0

Для устойчивой работы системы необходимо, чтобы P_i<0

Решение характеристического уравнения сложно, поэтому разработаны другие критерии устойчивости.

Частотным критерием Найквиста определяют устойчивость замкнутой системы по поведению соответствующей ей разомкнутой системы.

Если в разомкнутом состоянии система устойчива и ее амплитудно-фазовая характеристика (АФХ) при изменении частоты W от нуля до бесконечности не охватывает на комплексной плоскости точку с координатами (-1;0), то система в замкнутом состоянии будет устойчива. АФХ охватывает точку, если точка лежит внутри контура, образованного характеристиками и отрезками действительной оси, соединяющей точки ноль и бесконечность.

Выполним исследование системы на устойчивость. Определим АФХ разомкнутой системы с П-регулятором. Для получения передаточной функции приведем рисунок 4.

Рисунок 4 – Функциональная схема разомкнутой системы регулирования

Передаточная функция разомкнутой системы будет иметь вид

W_РАЗ (S) = W_P (S) ^. W_ОБ (S)

Выполняя замену W_Р = К_П, W_ОБ (S) = j w получим

Избавляясь от мнимости в знаменателе, получим АФХ в алгебраической форме

Подставляя в полученное выражение численные значения, получим АФХ для исследования устойчивости

Для исследования устойчивости нужно построить годограф АФХ, для чего выполним вычисление R(w) и Im(w) для различных w. Результаты вычислений сведем в таблицу 3.

Таблица 3 – Расчет АФХ разомкнутой системы

По результатам расчетов строим годограф (рисунок 5). Из рисунка видно, что система в замкнутом состоянии будет устойчива.

5 Определение передаточной функции замкнутой системы регулирования

Любую систему автоматического регулирования можно представить в виде совокупности различных звеньев, соединенных между собой тем или иным образом. На рисунке 6 представлена схема последовательного соединения звеньев

=

Рисунок 6 – Структурная схема последовательного соединения звеньев

На рисунке 7 приведена схема параллельного соединения звеньев

=

Рисунок 7 – Структурная схема параллельного соединения звеньев

С

y

труктурная схема обратной связи приведена на рисунке 8.

=

Рисунок 8 – Структурная схема обратной связи

Используя правило структурных преобразований, найдем передаточную функцию замкнутой системы регулирования, представленной на рисунке 3.

Передаточная функция пропорционального звена имеет вид

W_Р = К_П,

где К_П – коэффициент передачи регулятора.

Передаточная функция колебательного звена имеет вид

Передаточная функция обратной связи W₂ = 1

Тогда передаточная функция замкнутой системы будет иметь вид

После подстановки численных значений получим

6 Определение качества регулирования

Качество переходного процесса количественно оценивается следующими показателями

1 Статическая ошибка регулирования есть рассогласование между установившемся значением регулируемой величины после переходного процесса и ее заданным значением

δ_{ст абс} = (y_З – y_УСТ­­) ^. 100%

где y_З – величина ступенчатого изменения задания,

y_УСТ – установившееся значение регулируемой переменной

2 Динамическая ошибка регулирования есть максимальное отклонение регулируемой переменной в переходном процессе от ее заданного значения

где y_MAX – максимальное значение регулируемой переменной после ступенчатого изменения задания.

3 Время регулирования есть отрезок, в течении которого регулируемая величина достигает нового установившегося значения с некоторой, заранее установленной точностью, ±Δ.

Вычислим и построим переходную функцию замкнутой системы регулирования с П-регулятором и графически определим показатели качества.

Переходная функция для системы с передаточной функцией вида

Вычисляется по формуле

где α = 0,5 ^. (b₁ / b₂)

Следует учесть, что φ₀, βt + φ₀ – углы в радианах.

Формулы применимы, если выполняется равенство

0 ≤ 0,61<1 → неравенство выполняется

α = 0,5 ^. (6,12 / 25,37) = 0,12

Тогда

Вычислим значение h(t) в зависимости от времени (таблица 4).

Таблица 4 – Расчет значений h(t) в зависимости от времени

Переходная функция изображена на рисунке 9.

Статическая ошибка равна

Динамическая ошибка равна

Время регулирования t­_Р = 16,5 мин

7 Функциональная схема системы регулирования

Рисунок 10 - Функциональная схема автоматизации

Таблица 5 – Перечень приборов для функциональной схемы

Обозначение	Наименование	Количество	Примечание
1 а	Дифференциальный манометр для дистанционной передачи давления	1
1 б	Преобразователь сигнала от дифференциального манометра	1
1 в	Показывающий и самопишущий прибор	1
1 г	Регулятор импульсный	1
1 д	Переключатель «ручное управление – автоматическое управление», включаемый после регулятора	1
1 е	Пускатель бесконтактный реверсивный для включения исполнительного механизма	1
1 ж	Исполнительный механизм привода заслонки	1

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

Процесс вельцевания осуществляется в трубчатых вращающихся печах. Печь представляет собой стальной барабан, расположенный под углом 3-5 ⁰ к горизонту для того, чтобы шихта могла передвигаться при вращении барабана от верхнего конца к нижнему. Скорость вращения барабана 1-2 об/мин. По всей длине печь футруют огнеупорным кирпичем.

Печь опирается на катки, при этом обычно ее ставят на три опоры. Одна из опор совмещается с приводом печи от электродвигателя через редуктор и венечную шестерню, укрепленную на барабане печи. У нижнего разгрузочного конца печи размещают топочные устройства – мазутные или газовые горелки.

Шихту подают в верхний загрузочный конец печи через водоохлаждаемую трубу. Передвигаясь при вращении печи, шихта вступает в контакт с горячими газами, идущими противотоком, теряет влагу и нагревается. В конце верхней зоны печи шихта воспламеняется и поступает в зону возгонки. По мере продвижения к разгрузочному концу печи шихта все более обедняется цинком и свинцом.

В процессе особое внимание уделяется контролю и регулированию разряжения газов на входе в котел-утилизатор при помощи перемещения заслонки на трубопроводе вытяжного вентилятора [3].

В системах автоматического управления для измерения текущих значений величин химико-технологических процессов используются различные измерительные устройства. Средство измерения, предназначенное для выработки сигнала измерительной информации в форме, доступной для непосредственного восприятия наблюдателем, называют измерительным прибором. Средство измерения, вырабатывающее сигнал, в форме, удобной для передачи, дальнейшего преобразования, но не позволяющей наблюдателю осуществить непосредственное восприятие, называют измерительным преобразователем. Первичный измерительный преобразователь – тот, к которому подведена измеримая величина, передающий измерительный преобразователь – тот, который предназначен для дистанционной передачи сигнала измерительной информации.

В курсовом проекте первичным измерительным преобразователем является дифференциальный манометр для дистанционной передачи сигнала давления.

Под абсолютным давлением понимают полное давление газа на его стенки. При Р_АБС < Р_АТМ разность между ними называется разряжением

Р_h = Р_АТМ - Р_АБС

Принцип действия дифференциального манометра основан на измерении разности двух давлений. В курсовом проекте устанавливаем жидкостный дифманометр. В этом приборе измеряемое разряжение уравновешивается гидростатическим давлением столба рабочей жидкости, в качестве которой применяются ртуть, вода, спирт и др.

На рисунке 11 показана принципиальная схема U-образного дифманометра.

ΔР(Х_ВХ)

+

-

↑↓ l (Х_ВЫХ)

Рисунок 11 – Принципиальная схема U-образного дифманометра

Входной величиной является перепад давления, выходной – изменение уровня рабочей жидкости в U-образной трубке.

Промежуточным измерительным преобразователем называется элемент измерительного устройства, занимающий в измерительной цепи место после первичного преобразователя. Основное назначение промежуточного преобразователя – преобразование выходного сигнала первичного преобразователя в форму, удобную для последующего преобразования в сигнал измерительной информации для дистанционной передачи.

Показывающий и самопишущий прибор предназначен для автоматического преобразования и документальной записи на бумажной ленте с помощью карандаша результатов измерения физической величины (давления), характеризующую технологический процесс.

Устройство, с помощью которого в системах регулирования обеспечивается автоматическая поддержка технологической величины около заданного значения, называют автоматическим регулятором. Импульсный регулятор относится к регулятором прерывного действия, у которых непрерывному изменению входной величины соответствует прерывистое изменение регулирующего воздействия [2].

Пускатель бесконтактный реверсивный является усилителем сигнала управления и предназначен для включения исполнительного механизма.

Исполнительный механизм предназначен для управления регулирующим органом (заслонкой) [4].

Выводы

Система автоматизации вельц печи является устойчивой, следовательно, она может выполнять предписанные ей функции. В системе достаточно быстро устанавливается равновесие. Отрицательным показателем является большая статическая ошибка регулирования.

Список литературы

1 Каганов В.Ю., Блинов О.М., Беленький А.М. Автоматизация управления металлургическими процессами. – М.: Металлургия, 1974 – 416 с.

2 Клюев А.С., Глазов Б.В., Миндин М.Б. Техника чтения схем автоматического управления и технологического контроля. – М.: Энергия, 1977 – 296 с.

3 Полоцкий Л.М., Лапшенков Г.И. Автоматизация химических производств. Теория, расчет и проектирование систем автоматизации. – М.: Химия, 1982 – 296 с.

4 Снурников А.П. Гидрометаллургия цинка. – М.: Металлургия, 1981 – 384 с.

Характеристики

Список файлов курсовой работы