Функциональная схема САУ

 

СОДЕРЖАНИЕ ПОЯСНИТЕЛЬНОЙ ЗАПИСКИ

1. Принципиальная  схема……………………………………………………………………………….….1

2. Задание…………………………………………………………………………………………………………….2

3. Функциональная  схема САУ…………………………………………………………………….……..

   3.1. Цель  системы управления…………………………………………………………………....

3.2. Функциональная  схема…………………………………………………………………………..…5

3.3. Описание функционирования  системы……………………………………………..…..6

4.  Характеристики  объекта по каналу управления  ……………………………..

     4. 1 Переходная и  весовая функции  объекта по каналу управления…………………………………………………………………………………………………………….6

     4.2 Частотные  характеристики объекта по каналу управлении…...9

5. Структурная  схема системы регулирования…………………………………………...11

6.Параметрический  анализ САУ………………………………………………………………..………12

     6.1 Построение области  устойчивости  в плоскости варьируемых параметров  ………………………………………………………………………………………………………..12

     6.2 Построение линии равного запаса (ЛРЗ) устойчивости по заданной  степени колебательности – m…………………………………………………………………..….16

7. Анализ САУ……………………………………………………………………...............................................

     7.1 Дискретная модель системы………………………………………………………………19

     7.2 Получение переходного процесса  САУ по задающему воздействию……………………………………………………………………………………………………….20

8.Определение  показателей качества системы  регулирования по задающему воздействию………………………………………………………………………………………………………...24

9.Вывод о работоспособности  проектируемой системы……………………………..25

 

 

 

 

 

Принципиальная схема АСР влажности

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Обозначения в схеме:

1. Бумажное полотно
2. Сушильные цилиндры
3. Каландр
4. Датчик влажности типа «Роса»
5. Преобразователь электрического сигнала в пневматический
6. Электрический  преобразователь сигнала ГСП
7. Пневматический регулятор
8. Исполнительный механизм мембранный
9. Регулирующий орган, клапан

 

2.Задание

Наименование элементов схемы АСР, их математическая модель, параметры модели. Рассматриваемые воздействия. Требования к проектируемой системе регулирования		Обозн. перемен.	Размерность переменных	Значение
1	Объект регулирования. Канал управления: “изменение расхода пара в сушильную группу- изменение влажности бумажного полотна”. Математическая модель : Wоб(р)  = К0 Параметры модели: -постоянная времени объекта по каналу управления -коэффиициент передачи объекта -запаздывание по каналу управления	Т К0 t	с %влажн/кг/с с	190 -7,4 90
	Канал передачи возмущения: “изменение концентрации  массы-изменение влажности бум. полотна” Математическая модель : -коэффициент  передачи объекта по каналу  возущения   -постоянная времени  объекта по каналу возмущения -запаздывание  по каналу возмущения	Кf1   Тf1 tf1	с c	2   200 120
2	Датчик с преобразователем	Кд		0,064
3	Регулирующий блок. Математическая модель :	К1 и К2 подлежат определению
	Исполнительный механизм:	Ким.		124
4	Регулирующий орган Канал управления	кро		0,0105
	Канал возмущения: “изменение давления в главном трубопроводе- изменение расхода пара в сушильную группу” Математическая модель:         -коэффициент  передачи канала возмущения   -постоянная времени  канала возмущения	Кf2   Тf2	с	1,2     35

 

 

Модели типовых входных воздействий.Требования к качеству управления.		Обозн. перемен.	Размерность переменных	Значение
1	Изменение задающего воздействия     ∆g(t)  ∆g(t)=a*1[t]	a	%влажн.	-2
2	Изменение концентрации массы    ∆F1(t) ∆F1(t)= a*1[t]	a	%конц.	-17
	∆F1(t)=а*	a ά		-1,2 -0,005
	∆F1(t)=a*sinωt	a   ω		1,5 0,002
	Математическое ожидание Случ.процесс Дисперсия	mf1   Дf1		0,2   1,6
3	Изменение давления в главном трубопроводе. ∆F2(t) ∆F1(t)= a*1[t]	а	Кг/см2	-0,6
	∆F1(t)=а*	a ά		0,8 -0,07
	∆F1(t)=a*sinωt	a ω		2 0,08
	Математическое ожидание Случ.процесс Дисперсия	mf2   Дf2		0,8 1,1
4	Требования к качеству управления 1.Точность поддержания  значения влажности 2.Степень колебательности	-+E m	%влажн	0,65 1,1

 

 

 

 

 

 

 

3. Функциональная  схема САУ

 

 

 

 

 

3.1.Цель  САУ

    Цель  создания автоматической системы – достичь того, чтобы значение влажности  бумажного полотна было равно заданному. При этом требуется, чтобы точность регулирования, т.е. возможное отклонение, находилось в определенных пределах. Поэтому, для синтеза системы выбран принцип управления по отклонению регулируемой величины от задания.

Модель системы управления в виде «черного ящика»

 

 

 

 

 

 

Δg(t) [кг/м3] – изменение расхода пара (задающее воздействие)

Δf(t) [%]      - изменение концентрации массы (возмущающее воздействие)

Δy(t) [г/м2] – изменение влажности полотна (выходная переменная)

 

 

 

 

 

 

 

3.2. Описание  функционирования САУ

     Объектом  регулирования является участок  Б.Д.М.  Влажность бумажного полотна (регулируемая величина) по заданным  критериям качества, требуется поддерживать  на заданном уровне. Регулирующей  величиной  является подача пара  через клапан. Возмущающее воздействие – регулирование влажности бумажного полотна по заданным критериям качества.

                 Для  выполнения задачи регулирования  служат:

• датчик влажности типа «РОСА» измеряющий регулируемую величину влажности бумажного полотна,
• преобразователь эл. сигнала в пневматический,
• регулирующий орган – клапан,
• мембранный исполнительный механизм, который меняет влажность бумажного полотна.

     Если  влажность бумажного полотна  равна заданной, сигнал ошибки , рассогласования, сформированный сравнивающим устройством  регулятора, равен нулю и регулирующее  воздействие влажность на выходе  остается неизменным.

      При отклонении влажности от  задания в сторону увеличения (уменьшения) возникает отрицательный (положительный) сигнал ошибки рассогласования. Регулятор создает управляющий  сигнал на исполнительный  механизм (клапан), до тех пор , пока  влажность  бумажного полотна не сравняется  с заданием.

 

4.  Характеристики  объекта по каналу управления (переходная, весовая функции, АЧХ, ФЧХ  объекта )

4. 1 Переходная  и  весовая функции объекта  по каналу управления.

 

      Переходная функция h(t) определяется  как переходной процесс на  выходе  звена при подаче на  вход единичного ступенчатого  воздействия 1(t) при нулевых  начальных условиях. В  нашем случае это значит, что расход пара  в сушильных  цилиндрах увеличивается

∆х=

      Переходная  (временная)характеристика  для звена первого порядка  с запаздыванием определяется  выражением :

       h(t)==

 

=    

     Для расчета переходной функции необходимо  приблизительно оценить время окончания переходного процесса

Его можно вычислить  по выражению:

    tпер.пр. » (3 – 4)T+t

    tпер.пр. » (3 – 4)190+90=840 c

 

Исходя из этого выберем шаг расчета:

Dt = , 

Где: N-желаемое количество точек графика;

N=14,

Dt = 840/14=60с

 

     Весовая функция  W(t) представляет собой переходной процесс на выходе звена на единичную импульсную функцию d [t] при нулевых начальных условиях. Единичная импульсная функция является производной от единичной ступенчатой функции d [t] =1¢ [t]. Переходная весовая функции связаны соотношением:

                          

Весовая функция W(t) определяется по дифференциальному выражен   т.е.

при 

при            ;

 

W(t)=;

Результаты  расчетов сведены в таблицу 1.и построены графики переходной и весовой функции объекта.

 

 

 

 

Таблица 1.

              Расчет переходной и весовой  функции объекта по каналу  управления.

t(c)	0	90	150	210	270	330	390	450	510	570	630	690	750	810
H(t),г/м	0,0	-0,38	-2,28	-3,66	-4,68	-5,41	-5,95	-6,35	-6,63	-6,83	-6,99	-7,1	-7,18	-7,26
W(t),г/м	0,0	-0,037	-0,027	-0,02	-0,014	-0,01	-0,008	-0,006	-0,004	-0,003	-0,002	-0,0016	-0,0011	-0,0008