Xreferat.com » Рефераты по промышленности и производству » Регулювання тиску пара в казані

Регулювання тиску пара в казані

Курсова робота: Регулювання тиску пара в казані

Зміст


1. Ціль роботи. Завдання. Вихідні дані

2. Характеристика об'єкта керування, опис пристрою й роботи системи САР (Системи Автоматичного Регулювання), складання її функціональної схеми. Принцип автоматичного керування й вид системи

3. Складання структурної схеми системи

4. Визначення закону регулювання системи

5. Визначення передатних функцій системи по керуючому впливу

6. Аналіз стійкості системи. Визначення запасів стійкості

6.1 Аналіз стійкості за критерієм Гурвіца

6.2 Аналіз стійкості за критерієм Найквиста

7. Аналіз залежності статичної помилки системи від зміни керуючого впливу на систему

8. Спільний аналіз зміни керованої величини об'єкта керування й системи від впливу, що обурює, у статиці

9. Оцінка якості керування по перехідних функціях

9.1 Розглянемо оцінку прямих показників якості керування нашої системи

9.2 Швидкодія системи оцінюється часом регулювання

9.3 Коливання перехідного процесу

9.4. По перехідній функції може бути визначена статична помилка системи

10. Загальні виводи по роботі

Література


1. Ціль роботи. Завдання. Вихідні дані


Ціль роботи: закріплення базових даних і знань за курсом "Основи автоматики" на прикладі проведених аналізів системи автоматичного регулювання.

Завдання:

1. Дати коротку характеристику об'єкта керування, описати пристрій і роботу системи, скласти її функціональну схему. Зробити вивід про принцип автоматичного керування, використаному в системі.

2. Скласти структурну схему системи.

3. Визначити закон регулювання системи.

4. Визначити передатні функції системи.

5. Виконати аналіз стійкості системи за критеріями Гурвіца й Найквиста. Визначити запас стійкості.

6. Проаналізувати залежність статичної помилки системи від зміни керуючого впливу на систему. Зробити вивід про характер цієї залежності.

7. Провести спільний аналіз зміни керованої (регульованої) величини об'єкта керування й системи від впливу, що обурює, у статиці. Дати їхню порівняльну оцінку. Визначити статичну помилку системи по впливу, що обурює.

8. Оцінити якість регулювання по перехідних функціях.

9. Зробити загальні виводи по роботі.


Таблиця 1.1 Вихідні дані

Параметри
Варіант Схема К1 К2 Т1, з Кд Тд, з Ку Кдв Кр Кв Тдв, З
0 3 0,1 0,5 100 0,5 1 10 0,005 0,2 40 0,5

2. Характеристика об'єкта керування, опис пристрою й роботи системи САР, складання її функціональної схеми. Принцип автоматичного керування й вид системи


Об'єктом керування (ОК) є казан. Регульованою величиною є кількість подачі палива Регулювання тиску пара в казані, що спалюється й дає певну температуру в казані. При певній температурі в казані буде певний тиск у барабані казана. Керуючим впливом на ОК є відкриття вентиля, що регулює подачу палива. Основний вплив, що обурює, зміна витрати пари (зміна навантаження казана). Додатковими збурюваннями можуть бути, наприклад, зміна температури навколишнього середовища, зміна напруги живлення датчика тиску - манометра 3 з перетворювачем сигналу.


Регулювання тиску пара в казані

Малюнок 2. Функціональна схема системи.


Система працює в такий спосіб:

У сталому режимі при рівності тиску Регулювання тиску пара в казані в казані заданої Регулювання тиску пара в казані напруга Регулювання тиску пара в казані.

При відхиленні тиску Регулювання тиску пара в казані пари в казані від заданої, на вході ДУ з'являється різниця напруг, відмінна від нуля, що приводить до появи потенціалу на його виході. Починає обертатися двигун, відхиляючи через редуктор фрамуги на кут Регулювання тиску пара в казані, до того моменту, поки різниця напруг не стане дорівнює нулю.

У результаті розгляду пристрою й роботи системи можна зробити наступні виводи:

У системі реалізований принцип керування по відхиленню (помилково).

Система є стабілізуючою й володіє великою інерційностью


3. Складання структурної схеми системи


Структурною схемою називається наочне графічне зображення математичної моделі (математичного опису) системи.

На структурній схемі кожна ланка зображується прямокутником, усередині якого записується математичний опис ланки. Зв'язку між ланками структурної схеми зображуються лініями зі стрілками, що відповідають напрямку проходження сигналів. Над лініями ставляться позначення сигналів. Складемо структурну схему САР температури поливної води у водонагрівачі. Для цього одержимо передатні функції всіх елементів системи:

1. Рівняння теплиці, як об'єкта керування:


Регулювання тиску пара в казані, (3.1)


Зображення Лапласа цього рівняння:


Регулювання тиску пара в казані, (3.2)


Відповідно до принципу суперпозиції зміна вихідної величини такої ланки дорівнює сумі змін вихідних величин по кожному впливі.

Передатна функція водонагрівача по керуючому впливі:


Регулювання тиску пара в казані, (3.3)


Передатна функція водонагрівача по впливі, що обурює:


Регулювання тиску пара в казані, (3.4)


Аналогічним образом одержимо передатні функції інших елементів системи.

1. Термометр опору разом з вимірювальним блоком:


Регулювання тиску пара в казані,

Регулювання тиску пара в казані

Регулювання тиску пара в казані, (3.5)


2. Датчик.


Регулювання тиску пара в казані,

Регулювання тиску пара в казані,

Регулювання тиску пара в казані, (3.6)


3. Диференціальний підсилювач (ДП):


Регулювання тиску пара в казані

Регулювання тиску пара в казані

Регулювання тиску пара в казані

Регулювання тиску пара в казані

Регулювання тиску пара в казані (3.7)


4. Двигун (ДВ):


Регулювання тиску пара в казані

Регулювання тиску пара в казані

Регулювання тиску пара в казані, (3.8)


5. Редуктор (Р):


Регулювання тиску пара в казані

Регулювання тиску пара в казані

Регулювання тиску пара в казані, (3.9)


6. Фрамуги (ФО):


Регулювання тиску пара в казані

Регулювання тиску пара в казані

Регулювання тиску пара в казані, (3.10)


Складемо структурну схему нашої системи.

Датчик (З) є безінерційним. Його коефіцієнт передачі Регулювання тиску пара в казані повинен бути дорівнює коефіцієнту передачі датчика, оскільки задана температураРегулювання тиску пара в казані й дійсна Регулювання тиску пара в казані повинні відніматися в одному масштабі. Тому для наочності дослідження ці коефіцієнти можна перенести за СУ й уважати, що із заданої температури безпосередньо віднімається обмірювана датчиком, і формується сигнал помилки Регулювання тиску пара в казані.

Регулювання тиску пара в казані

Малюнок 3.1 Структурна схема САР тиску пари в казані.


4. Визначення закону регулювання системи


Законом регулювання називають математичну залежність, у відповідності, з якого керуючий вплив на об'єкт формувалося б безінерційним регулятором у функції від помилки системи.

Закон регулювання багато в чому визначає властивості системи. Визначимо закон регулювання розглянутої САР тиску пари в казані. Для цього знайдемо передатну функцію, що визначає взаємозв'язок керуючого впливу Регулювання тиску пара в казані на об'єкт і помилки е:


Регулювання тиску пара в казані (4.1)


Передатна функція безінерційного регулятора:


Регулювання тиску пара в казані (4.2)

Регулювання тиску пара в казані (4.3)


Тому:


Регулювання тиску пара в казані (4.4)


Залежність керуючого впливу від помилки показує, що в розглянутій системі інтегральний закон регулювання.


5. Визначення передатних функцій системи по керуючому впливу


Для розглянутої САР тиску пари в казані передатна функція по керуючому впливі:


Регулювання тиску пара в казані

Регулювання тиску пара в казані

Регулювання тиску пара в казані

Регулювання тиску пара в казані (5.1)


Передатна функція САР по впливу, що обурює, визначає взаємозв'язок між зміною регульованої величини й зміною впливу, що обурює.

Для даного приклада передатна функція САР температури повітря по впливі, що обурює:


Регулювання тиску пара в казані, (5.2)


де Регулювання тиску пара в казані - передатна функція ланцюга ланок від місця додатка впливу, що обурює, до регульованої величини.


Регулювання тиску пара в казані

Регулювання тиску пара в казані (5.3)


Передатна функція САР для помилки по керуючому впливу:


Регулювання тиску пара в казані

Регулювання тиску пара в казані (5.4)


Передатна функція САР для помилки по впливу, що обурює:


Регулювання тиску пара в казані (5.5)

Регулювання тиску пара в казані


6. Аналіз стійкості системи. Визначення запасів стійкості


6.1 Аналіз стійкості за критерієм Гурвіца


Стійкість - це властивість системи вертатися у вихідний або близький до нього сталий режим після зняття впливу, що викликав вихід зі сталого режиму.

Визначимо стійкість САР температури повітря в теплиці. Для цього можна скористатися кожною з отриманих у пункті 5 передатних функцій системи, з яких треба це характеристичне рівняння системи:


Регулювання тиску пара в казані


Для аналізу стійкості скористаємося безпосередньо умовами стійкості для рівняння четвертого ступеня: Регулювання тиску пара в казані>0, Регулювання тиску пара в казані>0, Регулювання тиску пара в казані>0, Регулювання тиску пара в казані>0, Регулювання тиску пара в казані>0;


Регулювання тиску пара в казані>0


Всі коефіцієнти характеристичного рівняння позитивні.

Перевіримо другу умову:


Регулювання тиску пара в казані>0


Отриманий результат показує, що система стійка.


6.2 Аналіз стійкості за критерієм Найквиста


Критерій стійкості Найквиста заснований на використанні амплітудно-фазової частотної характеристики (АФЧХ) розімкнутої системи.

Визначимо стійкість САР температури повітря в теплиці з даними значеннями параметрів. Розімкнемо систему й запишемо її передатну функцію:


Регулювання тиску пара в казані (6.1)


Така система називається астатичною.

АФЧХ розімкнутої системи можна побудувати, розрахувавши Регулювання тиску пара в казані й Регулювання тиску пара в казані


Регулювання тиску пара в казані (6.2)

Регулювання тиску пара в казані (6.3)


Частотна передатна функція є комплексною функцією:


Регулювання тиску пара в казані (6.4)


Вираження для модуля Регулювання тиску пара в казані й аргументу Регулювання тиску пара в казані можна записати практично без перетворень:


Регулювання тиску пара в казані (6.5)


Вираження для модуля Регулювання тиску пара в казані й аргументу Регулювання тиску пара в казані можна записати практично без перетворень:


Регулювання тиску пара в казані (6.6)

Регулювання тиску пара в казані (6.7)

Регулювання тиску пара в казані

Регулювання тиску пара в казані

Регулювання тиску пара в казані (6.8)


Дані розрахунку зводимо в таблицю:

Регулювання тиску пара в казані

0 0,001 0,01 0,03 0,05 0,1

Регулювання тиску пара в казані

Регулювання тиску пара в казані

Регулювання тиску пара в казані

30 2,4 2,4 0,15 0,03 0

Регулювання тиску пара в казані

-90 -95 -131 72,8 84,38 -220 360

Запас стійкості по амплітуді для даної САР Регулювання тиску пара в казані=0,7, по фазі - Регулювання тиску пара в казані. Отримані значення Регулювання тиску пара в казані й Регулювання тиску пара в казані задовольняють рекомендованим величинам запасів по амплітуді й по фазі.


Регулювання тиску пара в казані


7. Аналіз залежності статичної помилки системи від зміни керуючого впливу на систему


При виконанні такого аналізу використовують передатну функцію системи для помилки по керуючому впливу.


Регулювання тиску пара в казані (7.1)


У статистиці р звертається в нуль, тому статична помилка по керуючому впливу відсутня.

У загальному випадку відсутність статичної помилки по керуючому впливі є наслідком астатизму системи. Як видно з попереднього розділу, розглянута система має астатизм 1-го порядку.


8. Спільний аналіз зміни керованої величини об'єкта керування й системи від впливу, що обурює, у статиці


Скористаємося передатними функціями об'єкта керування й системи по впливі, що обурює.


Регулювання тиску пара в казані (8.1)


У статиці р звертається в нуль, тому для об'єкта:


Регулювання тиску пара в казані (8.2)

Регулювання тиску пара в казані (8.3)


Для системи:


Регулювання тиску пара в казані (8.4)

Регулювання тиску пара в казані (8.5)


де К - коефіцієнт передачі розімкнутої системи.

Після підстановки чисельних значень параметрів одержуємо залежність зміни температури в теплиці при зміні сонячної радіації:

Регулювання тиску пара в казані - для об'єкта без регулятора;

Регулювання тиску пара в казані - для об'єкта, постаченого регулятором (САР).

Передатна функція системи для помилки по впливі, що обурює:


Регулювання тиску пара в казані (8.6)


Тому для нашої системи:


Регулювання тиску пара в казані (8.7)


Зміна температури в теплиці значно зменшилося в порівнянні зі зміною активності сонячної радіації в Регулювання тиску пара в казані раз.


9. Оцінка якості керування по перехідних функціях


9.1 Розглянемо оцінку прямих показників якості керування нашої системи


Для перехідної функції по керуючому впливу визначається:


Регулювання тиску пара в казані % (9.1)


де Регулювання тиску пара в казані - максимальне значення регульованої величини в перехідному процесі; Регулювання тиску пара в казані - стале значення регульованої величини.

У нашім випадку:


Регулювання тиску пара в казані %=Регулювання тиску пара в казані %=43% (9.2)


Якщо немає спеціальних вимог до системи, то нормальним уважається перерегулювання Регулювання тиску пара в казані<30%. Тому що 43>30 і система має малий запас стійкості при перерегулюванні.

Для перехідних процесів по впливі, що обурює, визначається максимальне відхилення регульованої величини від сталого значення, що доводиться на одиницю впливу, що обурює, F (t):


Регулювання тиску пара в казані (9.3)


У нашому випадку при F (t) =1 (t)


Регулювання тиску пара в казані (9.4)


9.2 Швидкодія системи оцінюється часом регулювання


Час регулювання Регулювання тиску пара в казані визначається як інтервал часу від початку перехідної функції до моменту, коли відхилення вивідної величини від її нового сталого значення стає менше певної досить малої величини Регулювання тиску пара в казані:


Регулювання тиску пара в казані (9.5)


Приймемо Регулювання тиску пара в казані. У нашій системі для перехідної функції по керуючому впливу:


Регулювання тиску пара в казані (9.6), Регулювання тиску пара в казані


Для перехідної функції по впливу, що обурює:


Регулювання тиску пара в казані (9.7)

Регулювання тиску пара в
    <div class=

Если Вам нужна помощь с академической работой (курсовая, контрольная, диплом, реферат и т.д.), обратитесь к нашим специалистам. Более 90000 специалистов готовы Вам помочь.
Бесплатные корректировки и доработки. Бесплатная оценка стоимости работы.
Подробнее

Поможем написать работу на аналогичную тему

Получить выполненную работу или консультацию специалиста по вашему учебному проекту

Похожие рефераты: