Автоматика горячего водоснабжения
Курсовой проект - Строительство
Другие курсовые по предмету Строительство
?стемы характерны для коттеджей и отдельных жилых зданий в городе.
1.2 Описание функциональной схемы регулятора
В настоящее время благодаря бурному внедрению микроконтроллеров автоматизируются все более сложные объекты. Поэтому для применения систем управления и авторегулирования от пользователя требуются определенные знания автоматики.
Для описания систем автоматического управления (регулирования) обычно используется следующая структурная схема:
Рисунок 1. Обобщенная структурная схема САУ (САР)
где: U - уставка (программно задаваемая величина); X - контролируемая величина (состояние объекта); E - рассогласование; Y - управляющий сигнал; G - внешние возмущения; П - программная уставка (в частном случае оператор)
В процессе работы система автоматического регулирования (САР) сравнивает текущее значение измеряемой величины Х с заданием U (уставкой) и устраняет рассогласование Е (невязку). Возмущающие воздействия G также устраняются регулятором. Например, при регулировании температуры в печи, уставкой U является требуемая температура воздуха, контролируемой величиной X - текущая температура, невязкой E является их разница, управляющей величиной Y является напряжение на теплонагревательном элементе (ТЭНе).
Программный задатчик П изменяет уставки в течение суток (режим термической обработки в печах, досвет в теплицах, изменение температуры помещения и пр.). Его использование обычно не представляет особой сложности с позиции настройки и эксплуатации.
На температуру в печи влияют температура окружающей среды, открытая заслонка, состояние ТЭН и пр. Пользователю необходимо, чтобы температура в печи как можно точнее совпадала с уставкой.
Основной задачей при построении САР является выбор и наладка регулятора, адекватного объекту управления. Кроме того, необходим подбор соответствующих измерительных преобразователей (датчиков). Для успешного решения этой задачи в первую очередь необходимо определить динамические свойства объекта управления.
По типу выходной величины регуляторы делятся на:
Непрерывные регуляторы, имеющие непрерывно изменяющуюся выходную величину.
а) Регуляторы с выходом по постоянному току или напряжению (Стандартный выход 0-5 мА или 0-10V) Выходная величина формируется цифроаналоговым преобразователем (ЦАП) и представляет собой неизменную величину в каждый интервал времени. Применяется редко, так как требуются дополнительные аналоговые схемы для вычисления коэффициентов. Следует иметь в виду, что при неточном задании коэффициентов настройки ПИД регулятор может иметь худшие показатели, чем Т - регулятор (релейный) и даже перейти в режим автоколебаний. Для типовых ПИД регуляторов известны простейшие аналитические и табличные методы настройки (например, две методики Цидлера).
Современные микропроцессорные приборы автоматически подбирают коэффициенты настройки регуляторов, такие регуляторы называются адаптивными. Адаптация производится:
в процессе вывода состояния объекта на новое задание - U. В этом случае говорят о самонастройке или самооптимизации;
в процессе стабилизации состояния объекта. Адаптивные регуляторы позволяют улучшить качество регулирования температуры, например, при изменении загрузки печи и состояния нагревательного элемента в процессе эксплуатации.
Однако можно отметить и недостаток адаптивных систем. В случае очень больших возмущающих воздействий параметры настройки могут сбиться и система на некоторое время может перейти в колебательный режим с запредельными значениями регулируемой величины Х.
В любом случае для установки адаптивных систем требуется хотя бы грубое задание некоторых параметров: частоты опроса, максимального и минимального значения регулируемой величины Х, зоны нечувствительности.
Приборы, обычно, не требуют настройки после включения. Применение микросхем энергонезависмой памяти позволяет без применения элементов питания сохранять значение уставки при выключении или пропадании напряжения сети. Это значительно сокращает потери времени при включении и выключении оборудования.
1.3 Описание принципов работы регулятора
.3.1 Регулирование
По характеру протекания технологических процессов объекты управления делятся на циклические, непрерывно-циклические и непрерывные. Локальные системы наиболее широко применяются для управления объектами второго и третьего типов.
По характеру установившегося значения выходной величины объекта при действии на его вход ступенчатого сигнала выделяют объекты с самовыравниванием и без самовыравнивания.
По количеству входных и выходных величин и их взаимосвязи объекты делятся не одномерные (один вход и один выход) и многомерные. Последние могут быть многосвязными - когда наблюдается взаимное влияние каналов регулирования друг на друга, либо несвязные - взаимосвязь между каналами которых мала.
Статические характеристики объекта управления устанавливают связь между установившимися значениями входа и выхода объекта. По виду статических характеристик объекты делятся на линейные и нелинейные. В последних статическая характеристика может быть гладкой, линеаризуемой в окрестности заданной точки, либо носить существенно нелинейный характер. При наличии в объекте нескольких нелинейностей, графическим методом определяется его суммарная нелинейная характеристика. Большинство систем регулирования относиться к к