Система автоматического управления промышленным производством - Курсовая работа

Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образованияПоэтому принципиально важным и актуальным становится разработка конструктивных (инженерных) методик по выбору законов регулирования и их настроек с тем, чтобы сократить сроки наладки промышленной автоматики. В настоящее время, опираясь на сложившийся опыт настройки и эксплуатации типовых промышленных регуляторов (П, ПИ, ПД, ПИД), предложен целый ряд инженерных методик, которые доведены до четких рекомендаций (расчетных формул, номограмм и т.д.) и предписывают определенную последовательность расчетов по выбору характера действия (аналоговый, импульсный, цифровой), выбора типового закона регулирования и настроек регулятора. Такие методики позволяют вести эффективно и относительно быстро наладку локальных АСР специалистам со средним уровнем профессионального образования в предметной области автоматизации технологических процессов различного промышленного назначения. Ставилась задача освоения известных методик таких, как метод касательных, Орманса, формульный метод и др., позволяющие получить достаточно хорошее линейное приближение на основе типовых передаточной функций к экспериментально снятой кривой разгона. На третьем этапе необходимо приобрести инженерные навыки выбора регулятора по характеру действия регулятора в зависимости от соотношения времени запаздывания к постоянной времени модели первого порядка.Аналитические методы базируются на использовании уравнений описывающих физико-химические и энергетические процессы, протекающие в исследуемом объекте управления. В настоящее время для многих классов объектов управления получены их математические модели. В частности для аэрокосмических объектов (ракет, самолетов, вертолетов), для технологических объектов (химические реакторы), для энергетических процессов (ядерные реакторы, паровые турбины, генераторы, двигатели). При получении таких описаний обычно оперируют с дифференциальными уравнениями в частных производных, т.к. переменные изменяются как во времени, так и в пространстве.Экспериментальные методы предполагают проведение серии экспериментов на реальном объекте управления. Обработав результаты экспериментов, оценивают параметры динамической модели объекта, задавшись предварительно ее структурой. Экспериментальные методы определения динамических характеристик объектов управления делятся на два класса: 1. Так, например, при подаче ступенчатого управляющего сигнала, снимают кривую разгона объекта, а при подаче прямоугольного импульсного сигнала снимают кривую отклика. Кривая отклика снимается для объектов, не допускающих подачу на вход объекта ступенчатых сигналов.Убедившись, что входные и выходные сигналы не изменяются во времени, заносят их значения в таблицу и производят изменение входного сигнала. х х1 х2 х3 xn у у1 у2 у3 yn Поэтому исследования динамики проводят для всех основных рабочих режимов. перед подачей испытательного сигнала объект выводится на рабочий режим и стабилизируются все возмущения на время снятия переходной кривой, иными словами, устанавливаются «нулевые» начальные условия х = хн = const, у = ун = const Убедившись, что нулевые начальные условия установлены, изменяют входной сигнал, одновременно на диаграмме отмечают момент нанесения воздействия и регистрируют изменение входного сигнала до нового установившегося значения. Реакция звена (или системы) h(t) на единичное скачкообразное воздействие при нулевых начальных условиях называется переходной кривой. 1) амплитуда входного сигнала отлична от единицы, что в силу линейности модели приводит к пропорциональному изменению выходного сигнала.В зависимости от вида переходной характеристики (кривой разгона) зададимся одним из трех видов передаточной функции объекта управления: - в виде передаточной функции инерционного звена первого порядкаПо данным, приведенным в таблице 1, в соответствии с вариантом задания построим разгонную характеристика (см.рис.1), пронормируем ее (см. рис.2), а также выделим величину чистого запаздывания и шаг по времениДинамический коэффициент усиления К объекта определяется как отношение приращения выходного сигнала к приращению входного сигнала в окрестности рабочей точки.В данном случае точка перегиба соответствует переходу кривой от режима ускорения к режиму замедления темпа нарастания выходного сигнала.По графику определяем, что =1.5с , Т=22.6 с.Пронормируем разгонную характеристику:Формульный метод позволяет аналитически вычислить величину динамического запаздывания и постоянной времени по формулам.Этот метод позволяет по нормированной кривой разгона определить уже две доминирующие постоянные объекта управления для модели.Аналитически доказана связь между точками кривой разгона и параметрами модели, а именно: Постоянные времени объекта управления T1 и T2 определяются с помощью вспомогательной величины Z2, для нахождения которой воспользуемся номограммой (см.рис. Постоянные времени объекта управления T1 и T2 определяются по следующим формулам: .

Содержание

Введение

1. Обзор методов определения модели объекта управления

1.1 Аналитические методы

1.2 Экспериментальные методы

1.3 Подготовка и проведение активного эксперимента при исследовании статических и динамических характеристик

2. Построение динамической модели объекта управления

2.1 Определение динамических характеристик объекта управления по кривой разгона

2.1.1 Метод касательной к точке перегиба кривой разгона

2.1.2 Формульный метод

2.1.3 Метод Орманса

3. Расчет оптимальных настроек регуляторов

3.1 Выбор регулятора по роду действия и по закону регулирования

3.2 Выбор закона регулирования

3.3 Формульный метод настройки регуляторов

3.4 Оптимальная настройка регуляторов по номограммам

3.5 Выбор периода квантования и расчет параметров эквивалентной цифровой системы

Заключение