Расчет САР котла БКЗ-50-39ГМ

Моделирование объекта осуществляется в пакете Matlab Simulink.

 

Рис. 5.2. Модель эквивалентного объекта в  программе MatLab Подавая ступенчатое возмущение по каналу давления топлива получаем кривую разгона эквивалентного объекта. Производится нормирование и рассчитывается передаточная функция эквивалентного объекта в программе Linreg.

 

Рис 5.3. Переходная характеристика эквивалентного объекта

Полученную  кривую разгона эквивалентного объекта  обрабатываем также, как и при идентификации объектов управления по каналам давления топлива и давления пара в котле. В результате получаем передаточную функцию эквивалентного объекта:

 

Рис 5.4. КЧХ эквивалентного объекта

 

Для правильного  функционирования каскадной системы  автоматического регулирования  необходимо найти оптимальные настройки  основного регулятора. Определим  настройки для ПИ- и ПИД-регулятора методом Ротача. Для этого воспользуемся программой LinReg.

 

Рис 5.5. Выход каскадной САР по заданию

 

Рис 5.6. Выход каскадной САР по возмущению

 

Таблица 5.1. Настройки регуляторов полученные с помощью программы LinReg.

Параметр настройки	ПИ-Регулятор (метод Ротача)	ПИД-Регулятор (метод Ротача)
Kp	0,78	1,68
Tи	19,3	14,3
Тд	0	13,4

 

Сравнение двух методов: ПИ-регулятора Ротача и ПИД-регулятора Ротача в табл.5.1. показало что, с настройками ПИ регулятора по методу Ротача В. Я., при изменении задания, наблюдается наименьший выброс и время регулирования, наибольшая степень затухания.

 

 

Рис 5.7. Варьированная АЧХ каскадной САР

 

6. Сравнение работы одноконтурной и каскадной САР

 

Таблица 6.1. Сравнение работы одноконтурной  и каскадной САР

Параметр	Одноконтурная САР		Каскадная САР
	По заданию	По возмущению	По заданию	По возмущению
Максимальный  выброс	30,5%	25%	23,4%	8,5%
Время регулирования	140 сек	175 сек	130 сек	140 сек
Степень затухания	0,855	0,816	0,889	0,9

 

Рис 6.1. Сравнение работы одноконтурной  и каскадной САР по заданию

 

Рис 6.2. Сравнение работы одноконтурной  и каскадной САР по возмущению

 

Таким образом, сравнивая работу одноконтурной  системы регулирования и каскадной, очевидно, что в каскадной САР  при изменении задания, наблюдается  наименьший выброс и время регулирования, наибольшая степень затухания, и  намного лучше отрабатывает внутренние возмущения, имеет значительно меньшую  инерционность, что заметно снижает  время переходных процессов в  системе.

 

7. Моделирование САР с учетом нелинейностей

 

Для более  полной оценки качества работы рассчитанной системы автоматизации добавим  в нее нелинейности. Модель каскадной  САР с учетом нелинейных элементов  представлена на рис. 7.1.

Учтем следующие  типы нелинейностей:

• Нечувствительность
• Насыщение
• Люфт

 

7.1 Нечувствительность

 

Зону нечувствительности определим по формуле:

где D - предел измерения входного сигнала элемента;

K - класс точности элемента.

Таким образом, зона нечувствительности:

Датчик давления топлива: D_Р=40*0,01=0,40 кПа;

Датчик давления пара в котле: D_P=1600*0,01=16 кПа;

Зона нечувствительности исполнительного механизма, для  того что бы он не работал в каждый момент времени. Это можно обеспечить задав 0,5% зону нечувствительности исполнительного механизма;

 

7.2 Насыщение

 

Зона насыщения  исполнительного механизма ограничивается минимальным и максимальным положениями  регулирующего органа и равна: 0 % и 100 %.

 

 

7.3 Люфт

 

Техническими  условиями эксплуатации исполнительных механизмов предусмотрено, что люфт исполнительного механизма не должен превышать 5-10%. Зададимся максимально  допустимым значением, т.е. 10%.

 

Рис. 7.1. Схема для моделирования каскадной АСР с нелинейными элементами.

 

По полученным переходным процессам (Рис. 7.2, 7.3) видно, что в данной системе наличие  нелинейных элементов приводит к  возникновению статической ошибки в пределах 0,5 % по каналу задания  и 0,2 % по каналу возмущения, которую необходимо учитывать в процессе работы АСР.

В целом работа системы с наличием нелинейных элементов  отклоняется от работы идеальной  каскадной АСР незначительно, но при изменении задания температуры  следует учитывать получившееся отклонение.

 

Рис. 7.2. Переходный процесс каскадной САР по заданию с учетом нелинейных элементов

 

Рис. 7.3. Переходный процесс каскадной САР по возмущению с учетом нелинейных элементов

 

Список использованной литературы.

 

1. Стефани  Е.П. Основы расчета настройки  регуляторов теплоэнергетических  процессов. – М.: Энергия, 1972. –  376 с.

2. Ротач В.Я. Расчет динамики промышленных автоматических систем регулирования. – М.: Энергия, 1973. – 440 с.

3. Воронов  А.А. Основы теории автоматического  управления ч. I. М.: Энергия, 1968. – 396 с.

4. Суриков В.Н., Буйлов Г.П. Методическое пособие АТПиП 2010г.