Курсовая работа: Анализ системы автоматического регулирования разрежения в топке

Курсовая работа: Анализ системы автоматического регулирования разрежения в топке




⚡ 👉🏻👉🏻👉🏻 ИНФОРМАЦИЯ ДОСТУПНА ЗДЕСЬ ЖМИТЕ 👈🏻👈🏻👈🏻




























































МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА И ПРОДОВОЛЬСТВИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ
БЕЛАРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра автоматизированных систем управления производством
Анализ системы автоматического регулирования разрежения в топке
1. Характеристика объекта управления, описание устройства и работы САР, составление её функциональной схемы, принцип автоматического управления и вид схемы
3. Определение закона регулирования системы
4. Определение передаточных функций системы по управляющему воздействиям и для ошибок по этим воздействиям
5. Анализ устойчивости системы. Определение устойчивости запасов
5.1 Анализ устойчивости по критерию Гурвица
5.2 Анализ устойчивости по критерию Найквиста
5.3 Определение запасов устойчивости
6. Анализ зависимости статической ошибки системы от изменения управляющего воздействия на систему
7. Совместный анализ изменения управляемой величины объекта управления и системы от возмущающего воздействия в статике. Определение статической ошибки системы по возмущающему воздействию
8. Оценка качества управления по переходным функциям
8.1 Отклонения регулируемой величины от своего установившегося значения характеризуется следующими величинами, показаниями
8.2 Быстродействие системы оценивается временем регулирования
8.3 Колебательность переходного процесса
Цель работы: закрепление базовых знаний по курсу "Основы автоматики" на примере проведения анализа системы автоматического регулирования разрежения в топке.
Дать краткую характеристику объекта управления, описать устройство и работу системы, составить её функциональную схему. Сделать вывод о принципе автоматического управления, и виде системы.
Составить структурную схему системы.
Определить закон регулирования системы.
Определить пересадочные функции системы по управляющему (задающему), возмущающему воздействиям и для ошибок по этим воздействиям.
Выполнить анализ устойчивости системы по критериям Гурвица и Найквиста. Определить запасы устойчивости.
Проанализировать зависимость статической ошибки системы от изменения управляющего (задающего) воздействия на систему. Сделать вывод о характере этой зависимости.
Провести совместный анализ изменения управляемой (регулируемой) величины объекта управления и системы от возмущающего воздействия в статике. Дать их сравнительную оценку. Определить статическую ошибку системы по возмущающему воздействию.
Оценить качество управления по переходным функциям.
Объектом управления является котёл. Регулируемой величиной разрежения воздуха внутри топки. Целью управления является поддержание нормального топочного режима на постоянном заданном уровне с помощью поворотных заслонок, что позволяет регулировать разрежение за счёт производительности дымососа. Основное возмущающее воздействие - применение расхода воздуха в топке.
Датчиком разрежения является дифтягометр, соединённый с верхней частью топки. Устройство сравнения выполнено на дифференциальном усилителе. Задатчик - потенциометр - формирует сигнализацию.
Управляющим воздействием на ОУ является производительность. Основное возмущающее воздействие изменения давления воздуха в топке Рт от расчётного. Дополнительным возмущающим воздействием может быть изменение потенциометра. Устройство сравнения выполнено на дифференциальном усилителе. ДУ выполняет функции сравнения, вычитание выходных сигналов (Uоз - Uос - Uз ) и усиление их разности. На вход усилителя поступает напряжение Uз и образный сигнал дифтягометра Uд, и сигнал с дифференциального устройства. Uос входной сигнал для электродвигателя - напряжение Uу, а входной сигнал - угол поворота вала электродвигателя φдв. Входной сигнал для редуктора φдв, выходной сигнал φр - поворота заслонки.
Устройство местной обряжной связи (УОС) выполнен в виде дифференциального преобразователя, выполнен в виде автотрансформатора, угол поворота вала двигателя φдв преобразуется в напряжение Uос, подвижный контакт жёстко связан с валом редуктора.
Регулирующий орган - заслонки, входной сигнал - это угол поворота вала редуктора φр.
Система работает: в установившемся режиме при равенстве разряжения в топке Рт заданному разрежению, сигнал на датчик не подается. При изменении разряжения, например при отсутствии большого количества воздуха в топку, датчик срабатывает, шток датчика связан с сердечником автотрансформатора, сердечник перемещается и изменяется напряжение датчика. Напряжение Uд являющееся сигналом возникшей ошибки системы, усиливается ДУ, и подаётся на обмотку возбуждения электродвигателя. Двигатель через редуктор открывает или закрывает заслонки дымососа, тем самым изменяется отток дымовых газов. Если разрежение выше заданного, то заслонка приоткрывается, а если ниже то закрывается. Одновременно вал электродвигателя изменяет положение сердечника, вследствие чего выходное напряжение Uос автотрансформатора подаётся на ДУ, где вычитается из напряжения Uд датчика. Усилитель усиливает разность напряжений Uд и Uос, за счёт местной отработанной связи обеспечивает пропорциональную зависимость между напряжением Uд и углом поворота вала электродвигателя φдв. Поэтому изменение угла поворота заслонки в дымососе пропорционально величине отклонения разряжения. В результате разрежение в топке возвращается к заданному режиму.
При непрерывном изменении разрежения процесс регулирования идет непрерывно. Если разрежения устанавливается, то через некоторое время система придет в новое установившееся положение.
В системе реализован принцип управления по отклонению.
1) Для составления структурной схемы получим передаточные функции всех элементов системы.
Т 1* (
dP т
/d t
) + Р т
=к 1*
Q д
- к 2
Q в
;
где Р т
, П а
- разрежение в топке;
Q д,
м 3
/с - производительность дымососа;
Q в,
м 3
/с - расход воздуха в топку;
Т 1*
Р *
Р т
(р) + Р т
(р) = к 1 *
Q д
(р) - к 2 *
Q в
(р);
Так как к звену приложено несколько воздействий, то составляем передаточные функции отдельно по каждому воздействию.
При этом остальные воздействия полагают равным нулю. Согласно принципу суперпозиции изменение выходной величины такого звена равно сумме изменений выходных величин по каждому воздействию.
В нашем случае передаточная функция топки котла по управляющему воздействию Q д
.
W y
(р) = Р т
(р) / Q д
(р) = к 1
/ (Т 1*
Р + 1);
Р т
(р) *
(Т 1*
Р + 1) = к 1 *
Q д
(р);
W f
(р) = Р т
(р) / Q в
(р) = - (к 2
/ (Т 1*
Р + 1)) –
передаточная функция по возмущающему воздействию Q в
.
Аналогичным образом получили передаточные функции остальных элементов системы.
2) Датчик: дифтягометр с автотрансформатором Д:
Т д *
Р *
U M
(р) + U M
(р) = к д *
Р т
(р);
U M
(р) (Т д *
Р + 1) = к д *
Р т
(р);
W д
= U M
(р) / Р т
(р) = к д
/ (Т д *
Р + 1);
где U M
, В - амплитуда выходного напряжения преобразуется.
W 3
(р) = V 3
(р) / Р т3
(р) = к 3
;
Р т3
, Па - задающее значение разрежения.
ДУ состоит из двух звеньев. Первое звено осуществляет вычитание напряжений Uос и Uд из напряжения Uз.
Второе звено усиливает разность ΔU.
5) Устройство местной обряжной связи УОС.
φдв град. - угол поворота выходного вала двигателя.
W n
(р) = Uос (р) / φдв (р) = к n
;
В устройство УОС входит дифференциальный трансформатор с преобразователем угла поворота.
6) Двигатель постоянного тока с якорным управлением.
Т дв * (
d 2
φдв/ dt 2
) + (d 2
φдв/ dt) = кдв * U y
;
Т дв *
р 2
*
φдв (р) + р *
φдв (р) = кдв * U y
(р);
W y
(р) = φдв (р) / U y
(р) = кдв/ р * (
Т дв *
Р + 1);
где U y
, В - напряжение управления.
φдв град. - угол поворота выходного вала двигателя.
7) Регулирующий орган дымососа (3) - заслонки.
φр - угол порота дроссельных заслонок
Q д
, м 3
/с - производительность дымососа.
где φр, φдв - входной и выходной углы поворота.
Задатчик (з) системы является безинерциальным. Его коэффициент передачи должен быть равен коэффициенту передачи к д
датчика. Поскольку заданное Р з
и Р д
- действительные разряжения должны вычитаться в одном масштабе. Поэтому к д
= к з
можно перенести за систему управления СУ и
считать, что из данного разрежения Р т
непосредственно вычитают Р д
и формируют сигнал ошибки "е". Преобразованная таким образом структурная схема САР разряжения в топке котла показана на рис.4.
Для определения закона регулирования рассматриваемой системы автоматического регулирования разрежения в топке котла найдем передаточную функцию, определяющую взаимосвязь Q в
на объект и ошибки "е":
Подставим в найденное выражение численное значение коэффициентов и получим:
При последовательном соединении звеньев их передаточные функции перемножаются, поэтому:
Окончательно для безинерциального регулятора получаем:
Зависимость управляющего воздействия Q в
от ошибки "е" показывает, что в рассматриваемой системе применён пропорциональный закон регулирования.
Передаточная функция системы автоматического регулирования по управляющему воздействию.
Передаточная функция САР по возмущающему воздействию определяет взаимосвязь между изменением регулируемой величиной Р т
и применением возмущающего воздействия Q н
:
где W F
(р) - передаточная функция цепи звеньев от места приложения возмущающего воздействия до регулируемой величины.
Передаточная функция САР для ошибки по возмущающему воздействию, определяет взаимосвязь между изменением сигнала ошибки е з
и применением задающего воздействия Р Тз
.
Подставим в полученное выражение численные значения параметров, и после промежуточных преобразований, получаем:
Передаточная функция САР по возмущающему воздействию, определяем взаимосвязь между применением ошибки и применением возмущающего воздействия.
Передаточная функция линейной системы автоматического регулирования в общем случае имеет вид:
где m n, Q (p) =0 - характеристическое уравнение системы.
Условие устойчивости для системы с характеристическим уравнением четвёртой степени:
Полученный результат показывает, что система устойчива.
Передаточная функция разомкнутой системы:
Частотная передаточная функция разомкнутой системы:
Для построения АФЧХ разомкнутой системы рассчитаем значения А (w) и φ (w); тогда используя
Строим на комплексной плоскости АФЧХ разомкнутой системы: (рис.5)
Вывод: По критерию Найквиста система устойчива.
По АФЧХ разомкнутой системы определяем запас устойчивости по фазе Δφ, и запас устойчивости по амплитуде - ΔА. , что удовлетворяет величинам запаса устойчивости по фазе и амплитуде.
Для рассматриваемой системы разрежение в топке Δφ и ΔА удовлетворяет рекомендуемым величинам запасов по фазе и амплитуде устойчивости.
Передаточная функция для ошибки по управляющему воздействию.
в статике Р обращается в ноль, поэтому:
где к - коэффициент передачи разомкнутой системы.
. Рассматриваемая система имеет статическую ошибку, пропорционально применению управляющего воздействия на систему.
Из выражения следует, что величина статической ошибки тем больше, чем больше коэффициент передачи разомкнутой системы.
Для определения такого анализа пользуются передаточными функциями объекта управления и системы по возмущающему воздействию, а также передаточной функцией системы для ошибки по возмущающему воздействию. Воспользуемся передаточными функциями объекта управления и системы по возмущающему воздействию.
где к - коэффициент передачи разомкнутой системы.
После подстановки численных значений параметров, получаем зависимость применения разрежения в топке, от изменения расхода воздуха в топку Р Т
= О Н
для объекта без регулятора.
Р Т
=0,13Q Н -
для объекта, снабженного регулятором (САР).
Передаточная функция системы для ошибки по возмущающему воздействию:
Таким образом, разрежение в топке, не оборудованной регулятором, применяются также как и изменение расхода воздуха в топку.
В топке, оборудованной регулятором, изменение разрежения уменьшилось по сравнению с применением наружной температуры в раз. В нашем примере применение разрежения в топке составляет около 13,3% от изменения наружной температуры. Это свидетельствует, что поддержание требуемого разрежения существенно улучшилось.
Для переходной функции по управляющему воздействию определяется перерегулирования:
где h max
1
- максимальное значение регулируемой величины в переходном процессе.
H уст
- установившееся значение регулируемой величины.
Для переходных процессов по возмущающему воздействию, определяется максимальное отклонение регулируемой величины от установившегося значения, приходящегося на единицу возмущающего воздействия :
Время регулирования t рег
определяется как интервал времени от начала переходной функции до момента, когда отклонения выходной величины от её нового установившегося значения становится меньше определённой достаточно малой величины Δ:
где Δ = 1…5%, от нового установившегося значения регулируемой величины для переходной функции по управляющему воздействию, или от 1 до 5% от максимального отклонения регулируемой величины установившегося для переходной функции по возмущающему воздействию.
В нашем примере для переходной функции по управляющему воздействию:
Колебательность переходного процесса определяется числом Nперерегулировании для переходной функции по управляющему воздействию или числом N колебаний для переходной функции по возмущающему воздействию за время переходного процесса.
Для рассматриваемого процесса N = 2, что в пределах нормы.
Колебательность по отношению соседних отклонений.
Для перехода процесса по управляющему воздействию (рис.7).
Для переходного процесса по возмущающему воздействию (рис.8).
Для рассматриваемой системы перерегулирование составляет 30%, число перерегулирования и колебаний системы за время переходного процесса N = 2. Качество системы по этим показателям следует считать удовлетворительным.
Время регулирования составляет около 11,9 сек., максимальное отклонение регулируемой величины от её установившегося значения, приходящееся на единицу ступенчатого возмущающего воздействия, составляет ,
колебательность системы около 0,04:
Объектом управления системы автоматического регулирования, разрежения в топке котла. Управляющим воздействием на объект является угол поворота поворотных заслонок. Основным возмущающим воздействием - применение расхода воздуха в топку.
Закон регулирования системы - пропорциональный закон.
Система устойчива. Запас устойчивости по амплитуде около 0,7. Запас устойчивости по фазе 69 0
, что удовлетворяет рекомендуемым запасам устойчивости.
Прямые оценки показателей качества управления следующие: перерегулирование составляет 30%, число перерегулирования и колебаний N = 2, что удовлетворяет предъявленным требованиям и свидетельствует о достаточном запасе устойчивости.
Время регулирования составляет 11,9 сек., максимальное отклонение регулируемой величины от её установившегося значения, приходящееся на единицу ступенчатого возмущающего воздействия, составляет , а колебательность системы 0,04.
Качество системы следует считать удовлетворительным.
1. Юревич Е.Н., Теория автоматического управления - Л.: Энергия: 1975 - 416 с.
2. Бородин И.Ф., Кирилин Н.И., Основы автоматизации производственных процессов М.: Колос, 1977 - 328 с.
3. Теория автоматического управления. Н.А. Бабанов, А.А. Воронов М.: Высшая школа. 1986 - 367 с.
4. Бородин И.Ф. Технические средства автоматики М.: Колос, 1982 - 303 с.
5. Методические указания к курсовой роботе по предмету "Основы автоматики" для студентов специальности С 03.02.02, составитель Сидоренко Ю.А. - Минск 1998 г.

Название: Анализ системы автоматического регулирования разрежения в топке
Раздел: Промышленность, производство
Тип: курсовая работа
Добавлен 00:02:19 07 сентября 2010 Похожие работы
Просмотров: 838
Комментариев: 15
Оценило: 3 человек
Средний балл: 5
Оценка: неизвестно   Скачать

Срочная помощь учащимся в написании различных работ. Бесплатные корректировки! Круглосуточная поддержка! Узнай стоимость твоей работы на сайте 64362.ru
Привет студентам) если возникают трудности с любой работой (от реферата и контрольных до диплома), можете обратиться на FAST-REFERAT.RU , я там обычно заказываю, все качественно и в срок) в любом случае попробуйте, за спрос денег не берут)
Да, но только в случае крайней необходимости.

Курсовая работа: Анализ системы автоматического регулирования разрежения в топке
Контрольная работа по теме План производства и реализации продукции
Курсовая работа: Уроки Александра Михайловича Евлахова
Курсовая работа по теме Редактирование краеведческой литературы на примере книги В. Свиридова "Многоточие. Путешествие мужчины и женщины по уссурийской тайге в местах обитания тигров и леопардов"
Курсовая работа: Методика розвитку м’язової сили у дітей шкільного віку
Согласно Словарю Ожегова Авторитет Это Лицо Сочинение
Алгебра 7 Кл Контрольные Работы 1 Четверть
Травмы Спинного Мозга Реферат
Сочинение по теме Тема города в комедии Ревизор и поэме Мертвые души Н.В.Гоголя
Сочинение О Собаке 2 Класс
Реферат: Бухгалтерский и налоговый учет основных средств
Абзац В Ворде Для Реферата
Диссертация На Заказ Цена Под Ключ
Курсовая работа: Составление бизнес-плана ателье. Скачать бесплатно и без регистрации
Реферат: Анализ бухгалтерского баланса и эффективности деятельности организации
Лекция по теме Дистантное консультирование в психологии
Эссе По Философии Цена
Сочинение Чудный Собор 8 Класс Ладыженская
Курсовая работа по теме Изучение эмпатических способностей, особенностей мотивационной сферы и уровня социально-психологической адаптации у педагогов, работающих с девиантными детьми
Реферат по теме Ислам в современной Турции
Чацкий И Репетилов Герой И Пародия Сочинение
Реферат: Специфика средств создания художественного образа в искусстве графики
Статья: Технология креатива: драйв + немного шизофрении + много работы
Реферат: Конспект лекций по кожным болезням

Report Page