Расчет системы автоматизации температуры распределенного теплового объекта - Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника курсовая работа

Главная

Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника
Расчет системы автоматизации температуры распределенного теплового объекта

Описание схемы контроля и автоматизации регулировки температуры распределенного теплового объекта. Анализ динамических свойств объекта управления, расчет переходного процесса с учетом датчика. Изучение алгоритма управления на базе контроллера ТРМ-32.


посмотреть текст работы


скачать работу можно здесь


полная информация о работе


весь список подобных работ


Нужна помощь с учёбой? Наши эксперты готовы помочь!
Нажимая на кнопку, вы соглашаетесь с
политикой обработки персональных данных

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

автоматизация тепловой датчик контроллер
САР температуры распределенного теплового объекта
Канал регулирования ОУ "расход теплоносителя - температура теплоносителя в системе отопления задания"
ТОУ =22.5 с, kОУ=1.2 %/%, ф = 12.5 kОУ= (ДХ/Хр)*100 / (ДУ/Ур)*100, Х(t) - температура теплоносителя; Y(t) - расход теплоносителя
Определить временные и частотные характеристики ОУ
Построить и описать функциональную схему автоматизации ОУ. Выбрать и описать контроллер и датчик температуры. Подбор остальных средств автоматизации
См. www.owen.ru . Например. Контроллер типа PC из класса специализированных. (Краткое описание. Функциональная схема прибора. Основные технические характеристики.)
Построить переходный процесс для датчика температуры с учетом ОУ
Расчет параметров настройки регулирующего устройства
Типовой процесс регулирования - 20 % перерегулирование. Диаметр проходного сечения 40 мм.
Разработать для заданного канала регулирования
Отпуск теплоты является одним из основных технологических процессов теплоснабжения. Однако в отличие от других процессов теплоснабжения (производство теплоты, подготовка воды, транспортирование теплоносителя, защита тепловых сетей и др.) объем и уровень автоматизации управления отпуском теплоты существенно отстают от современных требований обеспечения высокого качества, экономичности и надежности теплоснабжения, отопления и горячего водоснабжения. В связи с этим имеют место дискомфортные условия в отапливаемых помещениях и перерасход теплоты и топлива. В настоящее время отпуск теплоты регулируется практически только на источниках (центральное регулирование). В незначительном количестве объектов применяют регулирование температуры воды в системах горячего водоснабжения. На источнике применяют, как правило, качественный метод регулирования по изменению температуры наружного воздуха. Однако этот вид регулирования осуществляют не на всем диапазоне наружных температур.
В относительно теплое время года в системах теплоснабжения, имеющих двухтрубные тепловые сети, из-за горячего водоснабжения температура теплоносителя на источнике поддерживается постоянной: не ниже 70°С для закрытых систем, и не ниже 60°С для открытых. При отсутствии устройств регулирования у потребителя в систему отопления поступает вода с повышенной температурой, что вызывает перегрев отапливаемого здания. Дискомфорт в отапливаемых помещениях (перегрев в одних и недогрев в других) происходит также вследствие невозможности учета при центральном регулировании действия ветра и солнечной радиации, а также избыточных бытовых тепловыделений. Ниже рассмотрены причины перерасхода теплоты при отсутствии автоматизации:
1. Перерасход в теплый период года (осенне-весенний период) составляет примерно 2-3%
2. Невозможность учета бытовых тепловыделений при центральном графике регулирования может увеличить перерасход теплоты до 15-17%. При групповом методе регулирования бытовые тепловыделения учитываются в размере 5-6%, а при домовом и пофасадном - до 12-17%.
3. Существующий график отпуска теплоты ориентирован на отопление квартир наветренной ориентации при постоянной инфильтрации, определяемой в расчетных условиях. Таким образом, в нерасчетных условиях за счет силы ветра и его направленности количество теплоты на отопление может быть сокращено. Сокращение этого перерасхода теплоты возможно путем:
а) учета снижения инфильтрации при повышении температуры наружного воздуха;
б) дополнительного учета изменения скорости ветра;
Мероприятия по п. (3б) и (3в) могут быть практически реализованы только при пофасадном регулировании.
4. При действующем центральном графике регулирования не учитывается поступление теплоты от солнечной радиации. Учет ее может производиться сокращением теплоты, подаваемой на солнечный фасад. При необходимости часть этой теплоты может быть передана фасаду с несолнечной ориентацией. Экономия при учете солнечной радиации может достигнуть 4-9%. Солнечная радиация может быть учтена при применении пофасадного или индивидуального регулирования.
5. Значительная экономия теплоты при любом способе регулирования может быть достигнута за счет снижения температуры воздуха в отапливаемых помещениях производственных и административно-общественных зданий в нерабочие дни и в ночное время, а в жилых домах - в ночное время. Снижение температуры воздуха в жилых зданиях в ночное время на 2-3°С не ухудшает санитарно-гигиенические условия и в то же время дает экономию в размере 4-5%. В производственных и административно-общественных зданиях экономия теплоты за счет снижения температуры в нерабочее время достигается в еще большей степени. Температура в нерабочее время может поддерживаться на уровне 10-12°С.
Общая экономия теплоты при автоматическом регулировании ее отпуска системам отопления может составить до 35% годового расхода.
1. Общая характеристика объекта управления (ОУ)
Схема автоматизированного ИТП для закрытой системы централизованного теплоснабжения с применением в системе ГВС электронного регулятора (контроллера) показана на рис. 1. Особенность этой системы заключается в применении для ГВС и отопления одного электронного регулятора из класса специализированных контроллеров со встроенными функциями, например, в виде двух канального и двух контурного по каналу отопления контроллера типа ECL Comfort 300 (модернизированного с учетом функции ограничения расхода для контуров отопления и ГВС при использовании дополнительного модуля) или трех канального контроллера типа РС-301Д/302Д/351Д/352Д.
Рис. 1. Блок-схема автоматизированного ИТП для закрытой системы теплоснабжения с применением в системе ГВС контроллера
САР отопления здания содержит следующие приборы и оборудование:
регулирующий клапан К1 с исполнительным механизмом МЗ;
регулятор перепада давления прямого действия РС1 с клапаном КЗ и узлом регулирования;
моноблок циркуляционных насосов HI и Н2 с учетом электроприводов Ml и М2;
специализированный контроллер ТК1 (для регулирования температуры в системе отопления);
контроллер ТК2 (для управления насосами);
погружные датчики температуры теплоносителя в подающем трубопроводе ТЕ1 системы отопления здания (СО здания) и обратном трубопроводе ТЕ2, связанном с внешними тепловыми сетями, а также датчик температуры наружного воздуха ТЕЗ;
подпиточный контур (трубопровод ТЗ, соединяющий обратный трубопровод Т2 и СО здания) содержит: клапан К2 с электромагнитным приводом УА1, связанный с датчиком-реле давления РЕ2, входящие в состав регулятора прямого действия, а также клапан обратный К01, расширительный бак Б1 с предохранительным клапаном КП1;
датчик температуры внутреннего воздуха ТЕ4 здания;
специализированный контроллер ТК1 со встроенными функциями, предназначенный для регулирования температуры как в системе отопления, так и системе ГВС здания.
Подающий Т1 и обратный Т2 трубопроводы ИТП связаны с тепловыми сетями.
исполнительный механизм МЗ к выходу ТК1 (Y1.1);
датчики температуры ТЕ 1-ТЕЗ к соответствующим аналоговым входам (XI. 1 - XI .3).
электроприводы Ml и М2 моноблока насосов к выходам ТК2 (Y2.1 и Y2.2);
датчик давления РЕ1 к аналоговому входу (Х2.1).
САР горячего водоснабжения (см. рис. 1) содержит приборы и оборудование:
погружной датчик температуры теплоносителя ТЕ5;
регулирующий клапан К4 с исполнительным механизмом М5.
датчики температуры ТЕ1-ТЕ4 соответственно к аналоговым входам (XI-Х4) и датчик температуры ТЕ5 системы ГВС к входу (Х5);
электроприводы Ml и М2 моноблока насосов и исполнительный механизм МЗ системы отопления соответственно к выходам ТК1 (Y1-Y3), а также электропривод М4 и исполнительный механизм М5 системы ГВС соответственно к выходам (Y4 и Y5).
Процесс регулирования разности давлений, как объект управления, характеризуется определенной инерционностью и запаздыванием. Работа ОУ (объекта управления) по каналу регулирования "расход теплоносителя - температура теплоносителя " характеризуется обыкновенным неоднородным дифференциальным уравнением первого порядка:
где, х(t) - температура теплоносителя;
КОУ, ТОУ - коэффициент передачи и постоянная времени объекта управления;
Анализ динамических свойств ОУ производят по временным и частотным характеристикам. Временные и частотные характеристики ОУ определяем в следующей последовательности.
Преобразуем исходное уравнение (1) по Лапласу:
получаем алгебраическое уравнение изображений:
где, и - выходная и входная величины ОУ, преобразованные по Лапласу;
Находим решение алгебраического уравнения изображений:
Определяем аналитическое выражение передаточной функции объекта управления , которое с учетом (3) имеет вид:
Находим изображение переходной характеристики , которое с учетом (4) равно:
где - изображение единичной ступенчатой функции.
Приравняем знаменатель выражения (5) к нулю: и найдем корни из полученного уравнения , . Так как один корень уравнения нулевой, а второй - простой, то для нахождения переходной характеристики можем применить эмпирическую формулу разложения Хевисайда.
По формуле Хевисайда определяем переходную характеристику ОУ
где , и , - значения полиномов числителя и знаменателя функции при условии, что и соответственно; - корни характеристического уравнения ;
- количество корней характеристического уравнения;
С учетом того, что для передаточной функции (4)
Переходная характеристика представлена на рис. 2.
Взяв производную по времени от (7), получаем аналитическое выражение импульсной характеристики:
Импульсная характеристика представлена на рис. 3.
2.5 Частотные характеристики (КЧХ, АЧХ, ФЧХ)
Находим аналитическое выражение комплексной частотной характеристики (КЧХ). Для этого заменяем в выражении (4) для передаточной функции комплексную величину на переменную и получаем:
Домножим числитель на комплексно - сопряженную величину и получим:
где (10) - вещественная частотная характеристика (ВЧХ),
а (11) - мнимая частотная характеристика (МЧХ),
Определяем АЧХ (амплитудно - частотную характеристику) ОУ
, подставляя в уравнение (10) и (11), получаем
Находим аналитическое выражение ФЧХ (фазо - частотной характеристики):
По выражениям (10), (11), (12) и (13), используя исходные данные и изменяя частоту от 0 до бесконечности, получим частотные динамические характеристики ОУ, приведенные на рис.4.
Таким образом, для оценки динамических свойств объекта регулирования располагаем временными и частотными характеристиками.
Из временных характеристик следует, что рассматриваемому ОУ характерна инерционность (постоянная времени ).
Частотные характеристики свидетельствуют о том, что объект регулирования является сравнительно низкочастотным, то есть может реагировать только на относительно медленные изменения регулирующей величины .
а) комплексная частотная характеристика (КЧХ)
б) амплитудно-частотная характеристика (АЧХ)
в) фазо-частотная характеристика (ФЧХ)
Рис. 4. Частотные характеристики объекта управления:
3. Построение и описание функциональных схем автоматизации ОУ
1. Рассмотрим особенности функциональной САР с учетом двух канального контроллера на базе ECL-300.
Функциональная схема САР для регулирования СОЗ имеет вид:
ДТ1 - датчик температуры наружного воздуха как правило находится на северном фасаде здания.
ДТ2 -погружной датчик температуры(находится в СО после теплообменника)
ДТ3 - датчик температуры воздуха внутритипового помещения здания
ЛР1 - локальный регулятор первого канала ECL-300, который является двухконтурным
ИМ1 - исполнительный механизм предназначенный для перемещения штока клапана
Б1 - дополнительный контроллер для управления циркуляционными насосами по временной программе
ЦН1,ЦН2 - циркуляционные насосы в СОЗ
ОУ является распределённым и содержит:
ОУ1 - часть СОЗ в ИТП с учетом теплообменника ТО2
ОУ2 - остальная часть СОЗ с учетом типового помещения здания
Выходные величины ОУ1,ОУ2 следующие
T2(t) - температура теплоносителя в подающем трубопроводе СОЗ
Tk(t) - температура воздуха в типовом помещении здания
Представленная САР является комбинированной т.к. имеется контур регулирования по возмущению и по отклонению (2 контура) САР отопления обеспечивает регулирование T2(t) Tk(t) путем изменения расхода G1(t) от внешних теплоносителей
При этом G1(t)- расход теплоносителя через теплообменник СОЗ, который изменяется с помощью РО1, регулирующий клапан который находится на входе ТО. Внутренний контур САР использует обратную связь с учетом датчика ДТ3. внутренний контур САР является малоинерционным и при этом используется ПИ-регулятор.
Внешний контур обладает существенной инертностью (до часа) использует П-регулятор.
Контроллер может формировать П-закон регулирования и при этом выходной сигнал У1 определяется в виде
В этом уравнении выходная величина пропорциональна отклонению регулирования величины от заданной.
2. Функциональная схема САР температуры СО здания на базе контроллера ТРМ-32:
Построение и описание функциональных схем автоматизации ОУ
G(t) - расход теплоносителя на входе ТО2
ТНВ(t) - температура наружного воздуха
ТСО(t) - температура теплоносителя СОЗ
ТT2(t) - температура теплоносителя в обратном трубопроводе Т2
Представленная САР является комбинированной. Контур регулирования по возмущению САР включает датчик ДТ1. Два контура регулирования по отклонению с учетом датчиков ДТ2 и ДТ3.
Первый контур регулирования по отклонению предназначен для управления температурой теплоносителя системы отопления путем изменение теплоносителя через ТО2. этот контур регулирования функционирует на базе одного из блоков ТРМ-32.
Второй контур регулирования по отклонению предназначен для защиты от превышения отопления ТСО(t).Таким образом при появлении в системе разности температур происходит изменение штока клапана РО1 до тех пор пока Дt=>0. Отметим это управление РО1 осуществляется широтно-импульсным образом, контроллер после каждого опрос датчика ДТ1 вычисляет новое текущее значение для программного задания контроллера т.е. для установления Дt цикличного опроса датчиков температуры.
Для второго контура формирование САР характерно следующее: если в САР произойдет увеличение температуры теплоносителя в обратном трубопроводе больше чем максимально допустимое значение, тогда ТК1 переведет систему в режим защиты от этого превышения в этом случае ТК1 прерывает регулирование температуры с учетом программного задания и переходит на режим снижения температуры до требуемого значения после снижения в обратном трубопроводе до заданной.контроллер ТК1 автоматически переключается в режим регулирования. САР на базе контроллера ТРМ-32 может функционировать в экономичном режиме и для этого в системе предусмотрена возможность переключения режима работы САР при положительной температуре Тро(t) переход от "дневного режима работы" САР на "ночной режим работы". Переключение контроллера ТРМ-32 с одного режима работы на другой осуществляется через вход Д с помощью таймера или другого устройства при этом согласно заданию пользователя отопительной системы в блоке БОД осуществляется пропорциональное смещение температуры теплоносителя путем введения коррекции на изменение расхода по первому контуру.
Первый контур регулирования САР работает следующим образом:
Согласно выбранной конфигурации по входу первого контроллера подключен датчик наружного воздуха и в зависимости от данных ДТ1 в блоке обработки данных (БОД) определяется температура установки т.е. формируется задание ПЗ1 для контроллера с целью поддержания требуемой температуры подающем трубопроводе СОЗ.
В случае увеличения температуры в СОЗ контроллер ТК1 формирует управляющую команду при которой ИМ1 перемещает шток РО1 таким образом чтобы уменьшился расход теплоносителя через теплообменник ТО2 и соответственно уменьшилась температура.
В случае уменьшения температуры в СОЗ по команде контроллера ТК1 исполнительный механизм с помощью РО1 наоборот увеличивает расход теплоносителя через ТО2 при этом увеличивается температура в системе отопления.
В качестве ТК2 возьмём прибор САУ-МП-Х.11 для управления циркуляционными насосами.
Для управления циркуляционными насосами на базе САУ-МП-Х.11 применяют функциональную схему:
Построение и описание функциональных схем автоматизации ОУ
В качестве регулятора ТК3 возьмём тоже САУ-МП-Х.11. Реле 1 и 2 осуществляют управление насосом и исполнительным механизмом регулирующего клапана в ГВС. Функциональная схема будет такая же как и выше.
Из анализа функциональных схем контроллеров ТРМ - 32 и ECL 300, выбираем контроллер ТРМ - 32. Т.к. нет необходимости использовать функциональные возможности импортного регулятора.
4. Подбор приборов и средств автоматизации
Микропроцессорный измеритель регулятор температуры ТРМ32-Щ4.01 совместно с входными термопреобразователями (датчиками) и исполнительными механизмами (ИМ) предназначен для контроля и регулирования температуры в системе отопления и горячего водоснабжения (ГВС). Регулировка температуры осуществляется по ПИД закону. Кроме функций регулирования, прибор защищает систему от завышения температуры обратной воды, возвращаемой в теплоцентраль.
Количество каналов контроля температуры
Время цикла опроса датчиков, не более
Ко входам в зависимости от их типа подключаются датчики ТСМ 50М, ТСП 50П или ТСМ 100М, ТСП 100П, которые контролируют следующие параметры:
Тнаруж. - температура наружного воздуха;
Тобр. - температура обратной воды, возвращаемой в теплоцентраль;
Тотоп. - температура воды в контуре отопления;
ТГВС - температура воды в контуре горячего водоснабжения.
Вместо датчика Тнаруж. может быть подключен датчик температуры прямой воды Тпрям., подаваемой из ТЭЦ.
Блок обработки данных преобразует сигналы датчиков, выводит их на индикацию и формирует сигналы управления ПИД-регуляторами:
· первый ПИД-регулятор управляет запорно-регулирующим клапаном КЗРотоп. для поддержания температуры в контуре отопления и защиты от превышения температуры обратной воды;
· второй ПИД-регулятор управляет КЗРГВС для поддержания температуры в контуре горячего водоснабжения.
САУ-МП-Х.11 предназначен для управления двумя циркуляционными насосами, поочередно работающими на одну магистраль, с возможностью аварийной сигнализации.
На магистрали установлен датчик давления ("сухой контакт"), подключаемый к входу 4. Реле 1 и 2 осуществляют управление насосами. Если отказывают оба двигателя, на реле 3 выдается сигнал аварии, например, для подключения напрямую, без всякого контроля давления, аварийного двигателя. Вход 1 используется для перехода в автоматический режим работы и для сброса аварийного сигнала.
Рис. 6. Схема работы прибора управления насосами
Термопреобразователи (датчики температуры) предназначены для непрерывного измерения температуры различных рабочих сред (например, пар, газ, вода, сыпучие материалы, химические реагенты и т.п.), не агрессивных к материалу корпуса датчика.
Модели датчиков с резьбовым креплением выпускаются в стандартном исполнении с метрической резьбой. Возможно также их изготовление с трубной резьбой по спец. заказу.
· Соответствие измеряемых температур рабочим диапазонам измерений термопреобразователей
· Соответствие прочности корпуса датчика температуры условиям эксплуатации
· Правильный выбор длины погружаемой части датчика и длины соединительного кабеля
· Необходимость взрывозащищенного исполнения для работы на взрывопожароопасных участках
· Принцип действия термосопротивления основан на свойстве проводника изменять электрическое сопротивление с изменением температуры окружающей среды.
· Термосопротивления отличаются материалом чувствительного элемента: ТСМ - медь, ТСП - платина.
Класс допуска и диапазон измерений термопреобразователей ДТС
Рис. 7. Датчик температуры погружной
Регулирующий седельный клапан двухходовой Danfoss VB2, фланцевый
Клапан VB2 является проходным и разгруженным по давлению. Он применяется с редукторными электроприводами серий AMV и AME, преимущественно в системах отопления, горячего водоснабжения, теплоснабжения вентиляционных установок и кондиционеров. Максимальный перепад давления на клапане 16 бар. Условное давление 25 бар. Протечка не более 0,05% от Кvs.
Применение: Клапаны моторные регулирующие типа VВ2 Ду=40мм, kvs=25 м 3 /ч, которые будут регулировать расход горячей воды в системе ГВС и СОЗ.
Электрические однооборотные исполнительные механизмы МЭО предназначены для перемещения регулирующих органов в системах автоматического регулирования технологическими процессами в соответствии с командными сигналами автоматических регулирующих и управляющих устройств. Исполнительные механизмы МЭО перемещают рабочие органы неполноповоротного принципа действия (шаровые и пробковые краны, поворотные дисковые затворы, заслонки).
Принцип работы исполнительных механизмов заключается в преобразовании электрического сигнала поступающего от регулирующего или управляющего устройства во вращательное перемещение выходного вала.
Исполнительные механизмы МЭО устанавливаются вблизи регулирующих устройств и связываются с ними посредством тяг и рычагов.
Исполнительные механизмы МЭО изготовляются с датчиком обратной связи (блоком сигнализации положения выходного вала) для работы в системах автоматического регулирования или без датчиков обратной связи - с блоком концевых выключателей для режима ручного управления.
Исполнительные механизмы МЭО выполнены в исполнении V категории размещения и предназначены для работы в следующих условиях:
- температура окружающего воздуха от -30 до +50°С;
- относительная влажность окружающего воздуха до 85% при температуре +35°С и более низких температурах без конденсации влаги;
- вибрация в диапазоне частот от 10 до 150 Нz с амплитудой 0,075 mm для частот до 57-62 Нz и ускорением 9,8mm/S2 для частот свыше 62 Нz;
- отсутствие прямого воздействия солнечной радиации и атмосферных осадков.
Исполнительные механизмы МЭО тропического исполнения выполнены в исполнении Т категории размещения 2 и предназначены для работы при температуре от -10 до +50°С и относительной влажности до 100% при температуре 35°С с конденсацией влаги.
Исполнительные механизмы МЭО не предназначены для работы в средах, содержащих агрессивные пары, газы и вещества, вызывающие разрушение покрытий, изоляции и материалов, и во взрывоопасных средах.
По защищенности от проникновения твердых тел (пыли) и воды исполнительные механизмы МЭО имеют степень зашиты IР54.
ммм - номинальный крутящий момент на выходном валу в Н*м
вв - номинальное значение полного хода выходного органа в оборотах
ххх - номинальное значение времени полного хода в секундах
д - тип датчика сигнализации положения выходного вала: И - индуктивный (БСПИ), Р - резистивный (БСПР), У - токовый (БСПТ)
Подбор приборов и средств автоматизации
Технические условия: 311-49.007-91 ТУ Сертификаты соответствия: РОСС RU. АЯ15.Н00137
· блок сигнализации положения реостатный БСПР, индуктивный БСПИ, токовый БСПТ или блок концевых выключателей БКВ
Управление механизмом: контактное или бесконтактное. Тип управляющего устройства при бесконтактном управлении: пускатели ПБР-2М, ПБР-2М1
Номинальный крутящий момент на выходном валу, N.m
Номинальное время полного хода выходного вала, s
Номинальное значение полного хода выходного вала, r
У2 (от - 30 до + 50 °С); Т2 (от - 10 до + 50 °С)
Напряжение питания и частота питания- 220 V, 50 Hz Степень защиты - IP54 по ГОСТ 14254. Режим работы механизма - S4, частота включений до 630 в час при ПВ до 25%. Максимальная частота включений до 1200 в час при ПВ до 25%.
5. Расчет переходного процесса ОУ с учетом датчика
Передаточная функция датчика имеет вид:
Структурная схема соединения ОУ и датчика имеет вид:
Определяем переходную характеристику датчика и объекта
Находим изображение переходной характеристики , которое с учетом (4) равно:
где - изображение единичной ступенчатой функции.
Приравняем знаменатель выражения (1) к нулю: и найдем корни из полученного уравнения , . Так как один корень уравнения нулевой, а второй и третий и - простые, то для нахождения переходной характеристики применим эмпирическую формулу разложения Хевисайда.
По формуле Хевисайда определяем переходную характеристику ОУ+датчика:
где , и , - значения полиномов числителя и знаменателя функции при условии, что и соответственно;
- корни характеристического уравнения ;
- количество корней характеристического уравнения;
С учетом того, что для передаточной функции W(p)
Характеристики ОУ + датчик с учетом Tоу, kоу и Td, kd:
Переходная характеристика ОУ + датчик имеет вид:
6. Расчет параметров настройки ПИ-регуляторов
Рассмотрим существующие структурные схемы для реализации ПИ - закона регулирования.
Рассмотрим структурную схему №1 на рисунке 8.
Передаточная функция реального ПИ - регулятора со структурной схемой № 1 записывается в следующем виде:
Данный ПИ - регулятор реализует закон ПИ - регулирования с погрешностью, определяемой балластным апериодическим звеном. Из этого следует, что чем kос больше, тем меньше погрешность реализации закона ПИ - регулирования. Однако при этом следует иметь ввиду, что при увеличении kос уменьшается коэффициент передачи ПИ - регулятора. Для сохранения требуемого значения коэффициента передачи регулятора одновременно с увеличением kос следует пропорционально увеличивать kр.
Рассмотрим структурную схему №2 на рисунке 9.
В структурной схеме №2 закон ПИ - регулирования реализуется за счет динамических свойств канала обратной связи, охватывающего усилительную часть регулятора. Передаточная функция канала обратной связи:
Для того чтобы структурная схема №2 реализовала ПИ - закон регулирования необходимо канал обратной связи, охватывающий усилительную часть регулятора, выполнить в виде реального дифференцирующего звена.
Рассмотрим структурную схему №3 на рисунке 10.
В структурной схеме №3 закон ПИ - регулирования реализуется за счет динамических свойств канала обратной связи, охватывающего как усилительную, так и исполнительную часть регулятора. Передаточная функция обратной связи:
Рассмотрим структурную схему №4 на рисунке 11.
Структурная схема №4 имеет принципиальное отличие от предыдущих схем, заключается в том, что в ней динамические свойства интегрирующего исполнительного механизма использованы для формирования закона ПИ - регулирования.
Для обеспечения закона ПИ - регулирования в качестве обратной связи в структурной схеме №4 применяют апериодическое звено.
Рассмотрим структурную схему №5 (модифицированный ПИ - регулятор) на рисунке 12.
Для этого типа ПИ - регулятора уравнение движения имеет следующий вид:
Tи - постоянная времени интегрирования
Из перечисленных выше схем ПИ - регуляторов выберем наиболее подходящую схему для расчет ПИ - регулятора с учетом особенностей данной САР. Учитывая, что в качестве ЛР выбирается контроллер поэтому представим с учетом конечно разностной аппроксимации в общем виде ПИД - закон регулирования. ПИД регулятор - наиболее эффективный и распространенный вид регулятора, обеспечивающий достаточно высокую точность при управлении различными процессами.
ПИД - регулятор вырабатывает выходной сигнал, который рассчитывается по формуле:
фд- постоянная времени дифференцирования
ДEi - разность между двумя соседними измерениями
Дфизм - время между двумя соседними измерениями
фи - постоянная времени интегрирования
- накопленная в момент времени сумма рассогласований.
Если датчик положения отсутствует, то регулятор вычисляет среднюю скорость задвижки по формуле:
Типовой процесс регулирования - 20% перерегулирование.
Из графика переходной характеристики ОУ + датчика находим фз и Т*оу после чего вычисляем и :
фз= 8,3 с, Т*оу=130.6 с, с фи = 47,48 с.
Окончательный вид передаточной функции ПИ - регулятора:
7. Разработка алгоритма управления САР
Для построения алгоритма управления САР будем использовать графический метод в виде блок-схем.
Графический способ описания в виде блок-схем выполняется по ГОСТ 19.701-90 ЕСПД.
Этот стандарт распространяется на условное обозначение в схемах алгоритмов, программных данных и систем и устанавливает определенное правило их выполнения для задач обработки данных и средств их решения.
В качестве описания блок схемы используется набор символов, блоков, связанных между собой линиями или линиями со стрелкой для указания последовательности, направления перехода. При движении от блока к блоку слева направо или сверху вниз можно не указывать направление перехода стрелками, эти направления считаются стандартными. В противном случае необходимо ставить стрелки.
Для описания алгоритмов функционирования автоматической или автоматизированной системы по аналогии принимаем известный графический способ в виде блок схем существующий для задач обработки данных и средств их решения.
В отличие от стандарта ЕСПД алгоритм функционирования автоматических и автоматизированных систем не является формализованным, поэтому для этих систем допускаем, что символы, блоки также могут быть отображать процесс протекающий в функциональных элементах этих систем.
Рассмотрим алгоритм функционирования ГВС на базе контроллера ТРМ-32.
Рассмотрим особенности функционирования САР с учетом алгоритма представленного ниже.
Блок "ВВОД" - изображает, что для функционирования в контроллер необходимо ввести данные для задатчика fз(t), постоянная для регулятора kp, Tu и т.д.
Блок "ВО1" - отображает что на входе "ПИД - регулятора" контура ГВС в структуре контроллера ТРМ-32 определяется величина ДtЗ=fЗ(t) - fД(t) где ДtЗ отклонение, fЗ(t) программное задание температуры для стабилизации в ГВС, fД(t) данные от погружного датчика температуры ДТ1.
Блок "Дtз" - блок переключения определяет одно из трех значений отклонения регулируемой величины от заданной. В зависимости от величины Дtз выполняется следующее направление переходов:
1. Если Дtз>0 то выполняется переход к блоку "ФКУ1" который отображает что в ПИД - регуляторе формируется команда управления с учетом Дtз>0 и закона регулирования=> Tгвс(t)Расчет системы автоматизации температуры распределенного теплового объекта курсовая работа. Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника.
Сочинение На Тему Правила Речевого Этикета
Курсовая работа: Методика изучения раздела Художественно-прикладное творчество 10 класс
Ответы На Информатику Контрольная Работа
2 Направление Итогового Сочинения Презентация
Дипломная Работа На Тему Синтаксический Стилистический Повтор Как Средство Изобразительности В Художественном Тексте
Топик: Словообразование
Реферат: Управленческие решения виды содержание
Реферат: Анализ пьесы Отстровского "Пучина". Скачать бесплатно и без регистрации
Контрольная Работа Номер 1 Никольский 10 Класс
Сборник Эссе По Английскому
Сочинение Летний Сад Осенью Кратко
Ж Аймауытовтың Психологиялық Мұралары Эссе Жазыңыз
Сочинение Про Пушкина
Курсовая работа по теме Правительство РФ в системе федеральных органов
Итоговая Контрольная Работа За Курс Химии
Реферат по теме Право граждан на обращение
Дипломная работа по теме Разработка Юрчукского месторождения
Курсовая работа по теме Роль сестринского персонала в профилактике сердечно-сосудистых заболеваний
Контрольная работа по теме Операции на валютном рынке
Контрольная Работа На Тему Методика Обучения Технике Легкоатлетических Видов. Метание Диска
Прокурорский надзор и правовой статус работников прокуратуры - Государство и право контрольная работа
Разработка методики аудита операций по расчетам с подотчетными лицами - Бухгалтерский учет и аудит курсовая работа
Гісторыя беларускіх земляў у час панавання першабытнага грамацтва - История и исторические личности реферат