Автоматизация технологических процессов и производств химической промышленности
Курсовой проект - Разное
Другие курсовые по предмету Разное
емы регулирования
3.1 Синтез одноконтурной системы регулирования температуры на 17 тарелке колонны фракционирования 10DA201
Регулирование температуры в колонне осуществляется посредством изменения расхода слива дизельного топлива с 17 тарелки. В данной системе расход орошения в колонну будет являться внешним возмущением.
В качестве одноконтурной системы регулирования уровня была рассмотрена система с ПИ регулятором. Расчет оптимальных настроек ПИ регулятора был произведен методом Ротача В.Я. при помощи программы LinReg.
Параметры настройки ПИ-регулятора:
Кр=0,06;
Ти=13,6.рез=0.046
3.2 Синтез одноконтурной системы регулирования температуры на 17 тарелке колонны фракционирования 10DA201 с компенсацией возмущения по каналу орошения
Одним из возмущений, влияющих на работу колонны, является изменение расхода орошения, подающимся под 31 тарелку колонны. Это возмущение является измеримым, что делает возможным создание системы с компенсацией данного возмущения.
Структурная схема такой системы примет вид, представленный на рис.8.
Для обеспечения условия абсолютной инвариантности регулируемой величины относительно возмущения должно выполняться условие
После подстановки реальных значений передаточных функций W? (s), W (s) иWp (s) получаем
Данная функция не может быть реализована изза наличия упреждения е20s. Абсолютной инвариантности в такой системе добиться невозможно, поэтому задачу следует решать с инвариантностью до ?. Определим векторкчх данной функции на наиболее опасной резонансной частоте:
WK (jwрез) =-2.9+3.2i
Вектор КЧХ на резонансной частоте попадает во 2 квадрант комплексной плоскости, поэтому имеет смысл в качестве устройства ввода воздействия от возмущения использовать реальное дифференцирующее звено второго порядка, т.к. его КЧХ также частично находится во 2 квадранте.
В общем виде дифференцирующее звено второго порядка имеет вид
Пренебрегая упреждением в передаточной функции идеального компенсирующего элемента, получим передаточную функцию компенсатора
Проанализировав функцию в Matlab можно сделать вывод, что коэффициент при первой степени в числителе является незначимым. Также пренебрегая коэффициентами при третьей степени (т.к. они не оказывают существенного влияния на свойства передаточной функции), приводим передаточную функцию к виду реального дифференцирующего звена второго порядка
Рис.9 Корректировка коэффициентов компенсатора.
В итоге была получена передаточная функция компенсатора
4. Моделирование системы автоматического регулирования в приложении Simulink пакета MatLab
4.1 Моделирование идеальной САР
Рис.10 модели одноконтурной САР и одноконтурной САР с компенсацией возмущения.
Рис.11 Отработка задания одноконтурной САР и САР с компенсацией возмущения.
Рис.12 Отработка возмущения одноконтурной САР и САР с компенсацией возмущения.
4.2 Сравнение работы одноконтурной САР и САР с компенсацией возмущения
ПараметрОдноконтурная САР Одноконтурная САР с компенсацией возмущенияПо заданиюПо возмущениюПо заданиюПо возмущениюМаксимальный выброс1,313,11,313,1Время регулирования, мин16924016995Степень затухания0,870,870,870,99
4.3 Моделирование реальной САР
Работа реальной системы отличается от идеальной некоторыми нелинейностями, такими как нечувствительность датчиков, ограниченным ходом и люфтом исполнительного механизма.
Для их моделирования используются следующие элементы:
Deadzone - блок генерирует нулевой выход в пределах указанной области, называемой мертвой зоной (диапазон измерения*класс точности*0,05=0.06; диапазон измерения*класс точности*0,05= - 0.06);
Backlash - моделирует люфт, присутствующий в исполнительном механизме (?y*0,05=0,5);
Saturate - нелинейный элемент-ограничитель моделирует ограничение хода исполнительного механизма (70; - 30);
Рис.13 Модель реальной одноконтурной САР и реальной САР с компенсацией возмущений.
4.4 сравнение характеристик идеальных и реальных САР
Рис.14 Отработка задания идеальной и реальной системой.
Рис.15 Отработка возмущением реальной и идеальной одноконтурной САР
Рис.16 Отработка возмущения идеальной и реальной САР с компенсацией возмущения.
ПараметрОтработка заданияОтработка возмущения одноконтурной САР без компенсации возмущенияОтработка возмущения одноконтурной САР с компенсацией возмущенияидеальнаяреальнаяидеальнаяреальнаяидеальнаяреальнаяМаксимальный выброс13,112,831313131Время регулирования, мин16937024047995327Степень затухания0,870,920,890,910,990,99
Идеальная и реальная системы практически не отличаются по максимальному выбросу и по степени затухания, однако реальная система имеет значительно меньшее быстродействие. Опытным путем было установлено, что основное влияние на быстродействие оказывает люфт исполнительного механизма. Следовательно, при выборе средств автоматизации особое внимание следует уделить выбору исполнительного механизма.
5. Расчет регулирующего органа и выбор средств автоматизации
5.1 Расчет регулирующего органа<