Система управления технологическим процессом выпаривания нитрата натрия
Курсовой проект - Разное
Другие курсовые по предмету Разное
·акон управления, т.е. значение сигнала на выходе регулятора всегда строго пропорционально значению его входной величины.
4.1.4 Характеристика объекта управления
Объектом управления является управление концентрацией упаренного раствора. Контролируемым параметром здесь является открытие шибера с помощью привода, который регулирует подачу исходного раствора. Так как все процессы, происходящие в объекте управления, описывается дифференциальными уравнениями, то объект является астатическим, т.е. управляемая величина здесь по окончании переходного процесса равна заданному значению. Возможна ошибка управления, свойственная реальным системам автоматики, обусловлена несовершенством её элементов.
Функциональная схема управления представлена на рисунке 6.
Рисунок 6 - Функциональная схема управления температурой воды по разомкнутому циклу
На рисунке 5 представлены следующие элементы: ЭС - элемент сравнения; У - управление; ИМ - исполнительный механизм; ОУ - объект управление; Р - регулятор.
Усовершенствование системы управления на основе сочетания двух принципов управления применяется для улучшения качества регулирования. Кроме принципа управления по возмущению можно предусмотреть и принцип управления по отклонению.
Функциональная схема САУ при этом примет вид, как на рисунке 7.
Рисунок 7 - Усовершенствование системы управления на основе сочетания двух принципов управления по возмущению и по отклонению
Конфигурация структурной схемы соответствует функциональной (рис. 6). Но вместо пояснения внутри каждого звена указываются соответствующие передаточные функции (рис. 8).
Рисунок 8 - Структурная схема управления концентрацией раствора
4.2 Определение динамических характеристик объекта регулирования
В настоящее время при расчете настроек регуляторов локальных систем широко используются простые динамические модели промышленных объектов управления. В частности, использование моделей инерционных звеньев первого или второго порядка с запаздыванием для расчета настроек регуляторов обеспечивает в большинстве случает качественную работу реальной системы управления.
В зависимости от вида переходной характеристики (кривой разгона) зададимся видом передаточной функции объекта управления. Кривая разгона будет соответствовать передаточной функции инерционного звена первого порядка:
где K, T, ? - коэффициент усиления, постоянная времени и запаздывание, которые должны быть определены в окрестности номинального режима работы объекта.
Вид кривой разгона представлен на рисунке 9.
Рисунок 9 - Кривая разгона инерционного звена первого порядка
Определим по кривой разгона постоянную времени и время запаздывания объекта.=0.58;
?=0;=0.5.
4.3 Исследование системы. Выбор регулятора
Задача состоит в выборе такого типа регулятора, который при минимальной стоимости и максимальной надежности обеспечивал бы заданное качество регулирования.
Выбор по величине отношения запаздывания к постоянной времени объекта не получается, так как отношение равняется нулю. Тип регулятора выберем из таблицы 6 с минимальным значением.
Система требует достаточного качества регулирования, используем ПИ - регулятор.
ПИ-регулятор обладает следующими достоинствами:
. Обеспечивает нулевую статическую ошибку регулирования;
. Достаточно прост в настройке, т.к. настраиваются только два параметра, а именно коэффициент усиления и постоянная интегрирования В таком регуляторе имеется возможность оптимизации , что обеспечивает управление с минимально возможной среднеквадратичной ошибкой регулирования;
. Малая чувствительность к шумам в канале измерения (в отличии от ПИД-регулятора).
Перемещение заслонки происходит практически мгновенно поэтому регулирующий орган, как правило, звено безынерционное. Реальная передаточная функция регулирующего органа в оперативной форме записывается:
;
Второе звено - усилитель, описывается безинерционными звеном, т.к. его постоянной времени можно пренебречь:
Исполнительный механизм (электропривод), описывается апериодическим звеном первого порядка и имеет коэффициент передачи, отличающийся от единицы и достаточно большую постоянную времени.
Объект управления - концентрация упаренного раствора является звеном первого порядка, т.к. все процессы, протекающие в нём, описываются обыкновенными дифференциальными уравнениями первого порядка:
Руководствуясь данными таблицы из источника [1] выбираем параметры для передаточной функции.
Подставим числовые величины в выражения передаточных функций:
;
;
;.
Определим передаточную функцию системы автоматического управления по каналу вход-выход исполнительного механизма, система имеет отрицательную обратную связь с коэффициентом передачи .
Раскроем скобки знаменателя:
;
Моделирование переходного процесса производим с применением пакета MATLAB (Simulink). Модель объекта представлена на рисунке 10.
Рисунок 10 - Модель схемы регулирования в среде MATLAB
Переходной процесс изображен на рисунке 11.
Рисунок 11 - График переходного процесса
Запишем х?/p>