Настроечные технологические данные параметров определяются по режимной карте Например, согласно таблице давление пара в барабане котла имеет только одно значение 1,0 МПа (10 кгс/см²). Значит, задатчик данного регулятора должен быть отключен. Точность удержания давления пара ± 0,5 кгс/см².

Регулируемое давление пара непрерывно измеряется датчиком давления преобразуется в электросигнал и посылается на усилитель, где он сравнивается с сигналом задатчика. Если оба сигнала равны, т. е. равны заданная величина давления пара Х₀ и, действительная его величина X, то рассогласование ДХ=Х--Х₀ равно нулю и система регулирования находится в покое.

Если действительное значение давления пара X отклонится в какую-либо сторону от задания Х₀, то сигнал рассогласования ДХ поступает на вход усилителя. Когда ДХ станет больше зоны нечувствительности усилителя, то с него подается командный сигнал на исполнительный механизм. Регулирующий орган будет перемещаться в направлении, необходимом для ликвидации сигнала рассогласования. [4,5]

4. Обоснование контура регулирования, подлежащего расчету

Условия безопасной и надежной работы котлаагрегата требуют, чтобы уровень воды в барабане поддерживался в определенных пределах.

Уровень воды в барабане является одним из основных регулируемых параметров паровых котлов. В равновесном состоянии участок питания котла характеризуется равенством между количеством поступающей воды и расходом пара с котла. Если это условие выдерживается, то уровень воды будет неизменным.

Отклонение уровня происходит по следующим причинам: изменение подачи воды, расхода пара (нагрузки котла), тепловой нагрузки топки и давления пара в барабане. Отклонения уровня от среднего положения при его регулировании не должны превышать ±20--30 мм, так как в случае отказа регулятора достаточно 3--4 мин до упуска воды из барабана или его перепитки. Упуск воды приводит к разрыву экранных труб и выходу котла из строя. Перепитка барабана котла приводит к повышению давления пара, к забросу воды в паропровод, гидравлическим ударам и возможным разрывам паропроводов.

При исследовании химико-технологических процессов как объектов управления необходимо выделить входные, выходные параметры и возмущающие воздействия. Для определения основных регулируемых параметров и возмущающих воздействий, необходимо составить информационную модель процесса. На уровень воды в барабане могут оказывать влияние множество возмущений. Основные из них: изменение расхода питательной воды, изменение нагрузки потребителя, изменение расхода топлива, изменение температуры питательной воды. [4,5]

Рассмотрим информационную модель объекта, представленной на рис. 4.1.



Рисунок 4.1 - Информационная модель объекта

После анализа информационной модели, можно сделать вывод, что на уровень воды в барабане котла действуют множество возмущений. Поэтому сделаем выбор в сторону управления расхода воды и компенсации возмущений, связанных с нагрузкой котла по пару. Так как эти параметры больше всего влияют на материальный баланс барабана котла и его уровень воды.

В результате, систему регулирования уровня воды в барабане котла можно представить в виде следующей структурной схемы:

Рисунок 4.2 - Структурная схема регулирования уровня воды в барабане котла

Структурная схема регулирования уровня воды в барабане котла где:

W₁(S) - процент положения регулирующего органа на расходе воды - уровень в барабане котла;

W₂(S) - процент положения регулирующего органа на расходе воды - расход воды;

W₃(S) - процент положения регулирующего органа на расходе воды - расход пара от котла;

F _пара - внешнее возмущающее воздействие - расход пара от котла;

F _воды - входное воздействие - расход воды на котел;

L - выходная величина - уровень в барабане котла;

% открытия РО на воде - управляющее воздействие, приложенное к подаче расхода воды в барабан котла.

5. Проведение эксперимента

5.1 Подготовка и проведение эксперимента

Свойства объекта управления необходимо знать при составлении схемы автоматизации, выборе закона регулятора и определении оптимальных значений его настроечных параметров. Правильный учет свойств объектов позволяет создавать АСР, имеющие значительно более высокие показатели качества переходного процесса. Для определения динамических свойств объектов управления анализируют кривые изменения регулируемой выходной величины при типовых возмущающих воздействиях. По кривой разгона определяют динамические характеристики объекта управления: запаздывание, постоянную времени, коэффициент передачи.

Подготовка эксперимента по снятию динамических характеристик объекта регулирования заключается в выборе входной и выходной величин, а также в выборе измерительной аппаратуры. В качестве входной величины принимаем положение регулирующего органа, а в качестве выходной - сигнал измерительного преобразователя, поступающий на вход регулятора. Для снятия временных характеристик объект исследования приводим в равновесное состояние, а затем с помощью дистанционного управления и исполнительного устройства подаем на вход объекта возмущающее воздействие. Реакцию на это воздействие регистрируем в координатах: выходная величина - время. Проведение эксперимента можно описать схемой:

Рисунок 5.1 - Структурная схема проведения активного эксперимента

где:

1 - устройство регистрации и изменения параметров регуляторов - ЭВМ;

2 - устройство управления и сбора информации об объекте - контроллер;

3 - устройство воздействия на объект - исполнительный механизм;

4 - устройство получения информации об объекте - измерительный преобразователь;

5 -объект управления - газотурбина;

С помощью ЭВМ (1) все регуляторы в контроллере (2) участвующие в регулировании объекта переводятся в ручной режим, затем наносится возмущающее воздействие Х в виде единичного скачка - изменяется процент открытия регулирующего органа, изменением выхода нужного регулятора. Возмущающее воздействие отрабатывает исполнительный механизм (3), и возмущение передается в объект (5). Далее снимается отклик объекта на это возмущение: отклик в виде физического параметра преобразуется измерительным преобразователем (4) в электрический параметр, который поступает в контроллер, где преобразуется в цифровой сигнал. Цифровой сигнал поступает в ЭВМ, где регистрируется до тех пор, пока объект не примет новое установившееся значение. Массив регистрируемых значений отклика и значений времени и будет представлять собой кривую разгона.

Для создания АСР питания барабанного котла необходимо снять три кривые разгона, по структурной схеме эксперимента, приведенной на рис. 5.2.

Рисунок 5.2 - Структурная схема эксперимента

Структурная схема каскадно-комбинированной системы где:

W₁(S) - процент положения регулирующего органа на расходе воды - уровень в барабане котла;

W₂(S) - процент положения регулирующего органа на расходе воды - расход воды;

W₃(S) - процент положения регулирующего органа на расходе воды - расход пара от котла;

F _пара - внешнее возмущающее воздействие - расход пара от котла;

F _воды - входное воздействие - расход воды на котел;

L - выходная величина - уровень в барабане котла;

% открытия РО на воде - управляющее воздействие, приложенное к подаче расхода воды в барабан котла.

Для регистрации кривой разгона будем использовать ЭВМ и программу WinCC предназначенную для отображения результатов измерений в графическом виде за любой период работы контроллера «Siemens». Проведение эксперимента рассмотрим по фрагменту функциональной схемы, приведенному на рис. 5.3.

Рисунок 5.3 - Схема автоматизации провидения эксперимента

Измерение расхода воды на котел поз. 3а и расхода пара от котла поз. 1а производится вихревыми расходомерами Rosemount 8800D. Данный тип расходомеров имеет высокие эксплуатационные характеристики. Высокую точность 0,5%, надежность. Возможна замена вышедшего из строя чувствительного элемента - сенсора, без снятия корпуса расходомера и остановки измеряемой среды. В виду того, что трубопровод пара очень горячий, порядка 180 °C, а электроника часто не выдерживает таких тепловых нагрузок, расходомер имеет разнесенную конструкцию, то есть чувствительный элемент на трубопроводе, преобразователь устанавливается рядом, в более прохладном месте, между собой они соединяются специальным коаксиальным кабелем из комплекта поставки.

Для измерения уровня в барабане котла поз. 2а применяется датчик перепада давления Rosemount 3051CD. Измеряет разность двух давлений: давления воды в барабане котла и давление пароводяной смеси над уровнем воды. Выходной сигнал 4-20 мА. Отличительной особенность данных датчиков является их относительно не высокая стоимость, качество применяемых материалов, отличные эксплуатационные характеристики и достаточно высокий класс точности на выбор пользователя 0,075; 0,1; 0,2. При эксплуатации датчиков в слабоосвещаемых помещениях, имеется подсветка дисплея, которая включается или отключается по желанию. Так же имеется HART-протокол, для настройки датчиков дистанционно.

5.2 Снятие кривой разгона по основному каналу

Для снятия кривой разгона по основному каналу “ положения регулирующего органа на расходе воды - уровень в барабане котла ”. Процент открытия клапана (подачи воды) поз. 2г увеличиваем на 4%. Для этого открываем программу WinCC (см. рис.5.4).

Рисунок 5.4 - Мнемосхема производства пара БКПРУ-3

Рисунок 5.5 - Мнемосхема с регуляторами в автоматическом режиме

На рис. 5.5 представлена мнемосхема котла ДКВР. Все регуляторы включены в автоматическом режиме, о чем говорит кружочек на зеленом фоне . Для примера показан регулятор уровня воды в барабане котла. Чтобы активный эксперимент провести в должном качестве, необходимо перевести все регуляторы в ручное управление. Для этого необходимо левой кнопкой мыши кликнуть на необходимый регулятор, обозначенный кружком на зеленом фоне , появится новое окно изображенное на рис. 5.6 , для примера показано око регулятора уровня воды в барабане котла.

Рисунок 5.6 - Окно регулятора

В этом окне (рис. 5.6) расположены подряд 3 квадратные пиктограммы: ручное регулирование, автоматическое регулирование, каскадное регулирование. Левой кнопкой мыши мы выбираем первую квадратную пиктограмму с нарисованной на ней рукой , означающей ручное управление.

Внизу этого окошечка находится шкала выходного положения ИМ, и стрелочки влево и вправо, необходимые в будущем для открытия или закрытия с помощью исполнительного механизма регулирующего органа. Закрываем это окошечко, нажав на крестик в верхнем правом углу.

Далее тем же способом переведем все остальные регуляторы в ручной режим. В итоге у нас получается следующее, на рисунке 5.7 показана мнемосхема с регуляторами, переведенными в ручной режим управления.

Рисунок 5.7 - Мнемосхема с регуляторами, переведенными в ручной режим

После перевода всех регуляторов в ручной режим управления, можно приступить к активному эксперименту, но мы должны помнить, что котельная установка в виде парового котла, является объектом без самовыравнивания. При изменении расхода воды в барабан котла, уровень в барабане никогда не достигнет нового установившегося значения, он будет всегда либо увеличиваться, либо уменьшаться. Поэтому активный эксперимент необходимо проводит с долей осторожности, стараясь сильно не «раскачивать» уровень в барабане котла.

Вручную открываем регулирующий орган на подачи воды в котел. Для этого в окне регулятора (рис. 5.6), внизу которого видно процент открытия ИМ и с ним же регулирующего органа, кликаем левой кнопкой мыши на кнопку открыть ,открывая наш ИМ на заданное положение.

Для наблюдения за изменением величин кликаем левой кнопкой мыши на кнопку и выбираем необходимые нам тренды, а именно по уровню «1L2» и по проценту открытия ИМ «1M5».

Рисунок 5.8 - График изменения уровня воды в барабане котла

На рисунке 5.8 представлен график изменения уровня воды в барабане котла (1) от открытия клапана на воде (2) поз.1М5 по мнемосхеме и поз. 2г по схеме автоматизации провидения эксперимента.

При открытии клапана подачи воды в барабан котла на 4% с 67% до 71%, уровень в барабане стал изменятся с 0мм до 20 мм поз. 1L2 по мнемосхеме за 4 минуты 22 секунды. При этом запаздывание составило порядка 20 секунд.

5.3 Снятие кривой разгона по внутреннему каналу

Для снятия кривой разгона по внутреннему каналу “ процент положения регулирующего органа на расходе воды - расход воды ”, открываем клапан расхода воды поз.1М5 по мнемосхеме и поз. 2г по схеме автоматизации провидения эксперимента на 4%. Для этого произведём алгоритм действий, описанный выше для основного канала.

Рассмотрим график изменения расхода воды при открытии клапана на подачи воды в барабан котла.

Рисунок 5.9 - График изменения расхода воды

На рисунке 5.9 показаны: 1- График изменения расхода воды; 2 - Процент открытия клапана поз. 2г.

При открытии клапана поз. 2г на 4 % изменяется расход воды, поз. 1F5 по мнемосхеме и поз. 3а по схеме автоматизации, в котел с 12,3 т/ч до 18,8 т/ч в среднем рисунок 14.

Из трендов (рисунок 14) видно что, расход начал изменятся практически сразу, так как транспортное запаздывание минимально. Участок трубы от клапана до расходомера составляет порядка 14 метров. Из рисунков 13 и 14 видно, что расход воды, поступающий в барабан котла, практически сразу изменился и принял новое установившееся значение. Уровень воды в барабане котла в свою очередь отреагировал с опозданием. При подаче относительной холодной воды в барабан котла, уровень в первый момент начинает уменьшаться, а после возрастает и при этом никогда не примет нового установившегося значения.

5.4 Снятие кривой разгона по каналу возмущения

Для снятия кривой разгона по каналу возмущения “ процент положения регулирующего органа на расходе воды - расход пара от котла”.

Для того чтобы изменить расход пара от котла, в нашем случае снизить его, мы выходим из операторского помещения паровой котельной и направляемся в производственный цех. Поднимаемся на отметку 4.4 метра и выходим на площадку, где расположена задвижка по пару на производство поз. 4а. Делаем 3 оборота задвижки вручную на закрытие и по громкой связи связываемся с оператором, для того чтобы уточнить снизился ли расход пара от котла. Получаем подтверждение о том, что действительно расход снизился, а через некоторое время начинает повышаться уровень в барабане котла. Мы видим это на тренде рисунка 15. Возвращаем задвижку в прежнее положение и перемещаемся обратно в операторскую паровой котельной.

Рисунок 1 - Изменение уровня воды при изменении расхода пара от котла

На рисунке 15 показаны: 1- График изменения уровня воды; 2 - График изменения расхода пара.

При открытии задвижки по пару на производство поз. 4а на 4 % (3 оборота), уровень в барабане стал изменятся с 0мм до 13,368 мм поз. 1L2 по мнемосхеме за 3 минуты 50 секунд. При этом запаздывание составило порядка 50 секунд.

6. Обработка экспериментальных данных

В результате проведения эксперимента были получены динамические характеристики объекта управления. Для получения математического описания объекта в виде передаточной функции необходимо подвергнуть полученные данные дальнейшей обработке. Обработку кривых разгона будем проводить с помощью графоаналитических методов и в программе «Calcul9».

Все методы идентификации требуют, чтобы динамическая характеристика была приведена к единичному виду, то есть нормирована. Полученные динамические характеристики выражены в натуральных единицах, а величина возмущающего воздействия принимается за единичный скачок, следовательно, и выходная величина должна быть принята в относительных единицах, где максимальное значение равно единице. Нормирование осуществлялось в программе «Calcul9» «Калькулятор передаточных функций» по формуле:

Для этого в программе выбираем меню «Объект управления». В появившемся окне в меню «Динамическая характеристика» выбираем пункт «Создать». В окне «Редактирование» вводим точки кривой разгона, предварительно задав для динамической характеристики в окне «Объект»: кол-во точек, начальное время, шаг изменения. В окне «Редактирование» в меню «Обработка» выбираем пункты «Сгладить» - «По пяти точкам». Затем после сглаживания кривой в меню «Обработка» выбираем пункт «Нормировать» и получаем нормированную кривую.

6.1 Обработка кривой разгона основного канала

Рисунок 6.1 - Нормированная кривая разгона объекта по основному каналу.

Определение передаточной функции объекта по основному каналу проводим по кривой разгона, полученной в результате эксперимента. Расчёт ведём в соответствии с рекомендованной последовательностью как для объекта без самовыравнивания. К кривой разгона проводим асимптоту.

Рисунок 6.2 - Обработка кривой разгона: 1-Кривая разгона объекта по основному каналу; 2- Асимптота.

Находим тангенс угла наклона асимптоты:

tg a = k₁ = (20,268 - 0) / (145 - 43) = 0,198 (мм/с).

Далее оформляем таблицу 6.1 В столбце 1 записываем время t, в столбце 2 - значения кривой разгона по данным эксперимента, в столбце 3 - значения прямой Х₁(t), которые находим по формуле:

Таблица 6.1

Разложение кривой разгона объекта на ряд фиктивных объектов

время, сек	уровень, мм.вод.ст	Х1=К1хt	Х2=Х1-Хвых	Х1норм	Х2норм
0	0,000	0	0	0	0
5	0,000	0,995	0,995	0,115873	0,115873
10	0,000	1,99	1,99	0,231746	0,231746
15	0,000	2,985	2,985	0,347618	0,347618
20	0,060	3,98	3,92	0,463491	0,456504
25	0,217	4,975	4,758	0,579364	0,554093
30	0,458	5,97	5,512	0,695237	0,641901
35	0,819	6,965	6,146	0,81111	0,715733
40	1,277	7,96	6,683	0,926983	0,778269
45	1,818	8,955	7,137	1,042855	0,83114
50	2,445	9,95	7,505	1,158728	0,873996
55	3,167	10,945	7,778	1,274601	0,905788
60	3,890	11,94	8,05	1,390474	0,937464
65	4,697	12,935	8,238	1,506347	0,959357
70	5,540	13,93	8,39	1,62222	0,977058
75	6,419	14,925	8,506	1,738092	0,990567
80	7,322	15,92	8,598	1,853965	1,001281
85	8,285	16,915	8,63	1,969838	1,005008
90	9,309	17,91	8,601	2,085711	1,00163
95	10,333	18,905	8,572	2,201584	0,998253
100	11,320	19,9	8,58	2,317457	0,999185
105	12,344	20,895	8,551	2,433329	0,995808
110	13,368	21,89	8,522	2,549202	0,99243
115	14,331	22,885	8,554	2,665075	0,996157
120	15,355	23,88	8,525	2,780948	0,99278
125	16,378	24,875	8,497	2,896821	0,989519
130	17,342	25,87	8,528	3,012694	0,993129
135	18,305	26,865	8,56	3,128566	0,996856
140	19,269	27,86	8,591	3,244439	1,000466
145	20,268	28,855	8,587	3,360312	1

Вычитая из прямой Х₁(t) исходную кривую Х_вых(t) получаем функцию Х₂(t).

Значения полученной кривой записываем в столбец 4 таблицы 6.1

Таким образом, исходную кривую разгона мы разложили на два фиктивных объекта - Х₁(t) и Х₂(t). Первый из которых - прямая, второй - кривая обычного объекта с самовыравниванием. Значения кривых Х₁(t) и Х₂(t) делим на Х_{2 max} = 8,587 мм. вод. ст. и получившиеся значения Х₁(t)_норм. и Х₂(t)_норм. заносим в столбцы 5 и 6 таблицы 6.1. Таким образом, обе фиктивные функции приведены к безразмерной форме.

Полученные фиктивные объекты изображены на рис. 6.3.

Рисунок 6.3 - Нормированные кривые: 1- первого фиктивного объекта;

2 - второго фиктивного объекта.

Передаточная функция, соответствующая кривой первого фиктивного объекта, представляет собой передаточную функцию интегрирующего звена и может быть записана в следующем виде:

Определение передаточной функции второго фиктивного объекта производится в том же порядке, что и для объектов с самовыравниванием. Подобные объекты отлично рассчитываются с помощью программного обеспечения, в частности Calcul9. Для расчёта передаточной функции достаточно ввести в программу значения точек кривой разгона объекта:

Находим следующие коэффициенты по основному каналу (для W₁(S)):

	А	В
k(0)	0	1
К(1)	43,48	15,89
К(2)	1199,31	125,47
К(3)	8237,83

Коэффициент передачи объекта по основному каналу составляет:

, где

w - величина внешнего возмущения, w = 10 %.

Проверка аппроксимации

Проверку аппроксимации проводим для нахождения статической ошибки между экспериментальной кривой разгона и кривой полученной по расчётному переходному процессу по каждому каналу.

Проверку аппроксимации проводим с помощью теоремы разложения в программе «Калькулятор передаточных функций» CALCUL 9. После ввода в программу коэффициентов передаточной функции, получим следующее математическое выражение реакции системы на единичное ступенчатое воздействие y(t):

y(t)=+Exp^(-0,068*(t+20,000))*(+1,432)+Exp^(-0,077*(t+20,000))*(-1,163)+0,023*(t+20,000)^1-0,269

Корни аналитического выражения:

-0,068-j0,000

-0,077-j0,000

0,000+j0,000

Координаты точек нормированной и аппроксимированной кривых разгона по основному каналу W1(S) занесем в таблицу 6.2.

Таблица 6.2

Проверка аппроксимации кривой переходного процесса по каналу внешнего возмущения

время, сек	уровень, мм.	нормированное значение	аппроксимированное значение	погрешность
0	0,000	0	0	0
5	0,000	0	0	0
10	0,000	0	0	0
15	0,000	0	0	0
20	0,060	0,00296	0,000001	0,295933
25	0,217	0,010707	0,018405	-0,76985
30	0,458	0,022597	0,036829	-1,42318
35	0,819	0,040409	0,056717	-1,63085
40	1,277	0,063006	0,085632	-2,26263
45	1,818	0,089698	0,112659	-2,2961
50	2,445	0,120634	0,14864	-2,80065
55	3,167	0,156256	0,186322	-3,00658
60	3,890	0,191928	0,225421	-3,34928
65	4,697	0,231745	0,265671	-3,39264
70	5,540	0,273337	0,306835	-3,34977
75	6,419	0,316706	0,348716	-3,20099
80	7,322	0,361259	0,391151	-2,98919
85	8,285	0,408772	0,43401	-2,52376
90	9,309	0,459295	0,487191	-2,78956
95	10,333	0,509818	0,530615	-2,07966
100	11,320	0,558516	0,584222	-2,57061
105	12,344	0,609039	0,637964	-2,89251
110	13,368	0,659562	0,691808	-3,22461
115	14,331	0,707075	0,735726	-2,86508
120	15,355	0,757598	0,7797	-2,21018
125	16,378	0,808072	0,823714	-1,56422
130	17,342	0,855634	0,867758	-1,21235
135	18,305	0,903148	0,911824	-0,86762
140	19,269	0,95071	0,955906	-0,51955
145	20,268	1	1	0

Сравнение графиков нормированной и аппроксимированной кривых разгона представлено на рисунке 6.4.



Рисунок 6.4 - Сравнение кривых разгона: 1-нормированная; 2- аппроксимированная.

6.2 Обработка кривой разгона внутреннего канала

Аналогично обработке данных основного канала, получим нормированную и аппроксимированную кривую разгона для внутреннего контура. По полученным данным табл.6.3 строим график нормированной кривой разгона рис.6.5

Таблица. 6.3

Проверка аппроксимации кривой переходного процесса по внутреннему каналу

Время, сек.	Расход воды, т/ч	нормированное значение уровня	аппроксимированное значение уровня	погрешность
0	12,3	0	0	0
0,5	12,45	0,060932	0,031891	2,904107
1	12,68	0,121864	0,109251	1,261301
1,5	13,25	0,191159	0,210609	-1,94496
2	13,94	0,276583	0,321048	-4,44653
2,5	14,62	0,381123	0,430658	-4,95346
3	15,31	0,492832	0,533256	-4,04243
3,5	16,18	0,604241	0,625373	-2,11318
4	16,99	0,708184	0,705449	0,273463
4,5	17,67	0,798984	0,773217	2,576772
5	18,1	0,868578	0,829236	3,934246
5,5	18,35	0,916965	0,874554	4,241102
6	18,51	0,946535	0,910464	3,607082
6,5	18,61	0,964456	0,938335	2,612121
7	18,66	0,975806	0,959503	1,630338
7,5	18,7	0,982975	0,975205	0,777001
8	18,73	0,987754	0,986542	0,121225
8,5	18,75	0,991637	0,994464	-0,28269
9	18,77	0,994624	0,999771	-0,51469
9,5	18,79	0,997312	1,00312	-0,58077
10	18,8	1	1,00504	-0,50397

Рисунок 6.5 - График нормированной кривой разгона внутреннего канала.

Для получения передаточной функции W₂(S) используем метод Симою (метод площадей) Находим следующие коэффициенты по внутреннему каналу (для W₂(S)):

	А	В
К(0)	1	1
К(1)	3,118
К(2)	3,357

Проверку аппроксимации проводим с помощью теоремы разложения в программе «Калькулятор передаточных функций» CALCUL 9. После ввода в программу коэффициентов передаточной функции, получим следующее математическое выражение реакции системы на единичное ступенчатое воздействие y(t):

y(t)=+Exp^(-0,464t) * (+1,903*cos(t*0,287+2,124))+1,000

Корни аналитического выражения:

-0,464-j0,287

-0,464+j0,287

Сравним графики нормированных и аппроксимированных кривых разгона для внутреннего канала (для W2(S)) (рис. 6.6):

Рисунок 6.6 - Сравнение кривых разгона: 1-нормированная; 2- аппроксимированная.

6.3 Обработка кривой разгона внешнего возмущения

Аппроксимацию переходного процесса по каналу внешнего возмущения проводим в последовательности, проведённой при аппроксимации переходного процесса по основному каналу, так как оба объекта являются объектами без самовыравнивания.

Из графика находим тангенс угла наклона асимптоты:

k₁ = tg a = (0 -13,368) / (230-90) =0,0955; (мм./с.).

Рисунок 6.7 - Обработка кривой разгона по каналу внешнего возмущения: 1-Кривая разгона объекта по основному каналу; 2- Асимптота.

Далее оформляем таблицу 6.4. В столбце 1 записываем время t, в столбце 2 - значения кривой разгона по данным эксперимента, в столбце 3 - значения прямой Х₁(t), которые находим по формуле:

Таблица 6.4

Разложение кривой разгона объекта на ряд фиктивных объектов

время, сек	уровень, мм.вод.ст	Х1=К1хt	Х2=Х1-Хвых	Х1норм	Х2норм
0	0	0	0	0	0
10	0	0,955	0,955	0,111107	0,111107
20	0	1,910	1,910	0,222215	0,222215
30	0	2,865	2,865	0,333322	0,333322
40	0	3,819	3,819	0,44443	0,44443
50	0,06	4,774	4,714	0,555537	0,548555
60	0,217	5,729	5,512	0,666645	0,641394
70	0,458	6,684	6,226	0,777752	0,724459
80	0,819	7,639	6,820	0,888859	0,79356
90	1,277	8,594	7,317	0,999967	0,851375
100	1,818	9,549	7,731	1,111074	0,899531
110	2,445	10,503	8,058	1,222182	0,937681
120	3,167	11,458	8,291	1,333289	0,964776
130	3,89	12,413	8,523	1,444396	0,991755
140	4,697	13,368	8,671	1,555504	1,00896
150	5,64	14,323	8,683	1,666611	1,010339
160	6,619	15,278	8,659	1,777719	1,00753
170	7,552	16,233	8,681	1,888826	1,010073
180	8,585	17,187	8,602	1,999934	1,000981
190	9,509	18,142	8,633	2,111041	1,004571
200	10,463	19,097	8,634	2,222148	1,004671
210	11,39	20,052	8,662	2,333256	1,007912
220	12,374	21,007	8,633	2,444363	1,004521
230	13,368	21,962	8,594	2,555471	0,999967

Вычитая из исходной кривой Х_вых(t) прямую Х₁(t) получаем функцию Х₂(t).

Значения полученной кривой записываем в столбец 4 таблицы 6.4.

Таким образом, исходную кривую разгона мы разложили на два фиктивных объекта - Х₁(t) и Х₂(t). Первый из которых - прямая, второй - кривая обычного объекта с самовыравниванием. Значения кривых Х₁(t) и Х₂(t) делим на Х_{2 max} = 8,594 мм. вод. ст. и получившиеся значения Х₁(t)_норм. и Х₂(t)_норм. заносим в столбцы 5 и 6 таблицы 6.4. Таким образом, обе фиктивные функции приведены к безразмерной форме.

Полученные фиктивные объекты изображены на рис. 6.8

Рисунок 6.8 - Нормированные кривые: 1- первого фиктивного объекта;

2 - второго фиктивного объекта.

Передаточная функция, соответствующая кривой первого фиктивного объекта, представляет собой передаточную функцию интегрирующего звена и может быть записана в следующем виде:

Определение передаточной функции второго фиктивного объекта производится в том же порядке, что и для объектов с самовыравниванием. Подобные объекты отлично рассчитываются с помощью программного обеспечения, в частности Calcul9. Для расчёта передаточной функции достаточно ввести в программу значения точек кривой разгона объекта:

Находим следующие коэффициенты по основному каналу (для W₃(S)):

	А	В
k(0)	0	1
К(1)	90,1	35,05
К(2)	4961,26	546,31
К(3)	92397,93

Коэффициент передачи объекта по каналу внешнего возмущения составляет:

, где

w - величина внешнего возмущения, w = 25 т/ч

Проверка аппроксимации

Проверку аппроксимации проводим для нахождения статической ошибки между экспериментальной кривой разгона и кривой полученной по расчётному переходному процессу по каждому каналу.

Проверку аппроксимации проводим с помощью теоремы разложения в программе «Калькулятор передаточных функций» CALCUL 9. После ввода в программу коэффициентов передаточной функции, получим следующее математическое выражение реакции системы на единичное ступенчатое воздействие y(t):

y(t)=+Exp^(-0,027*(t+50,000))*(+0,227*cos( (t+50,000)*0,016+-0,216))+0,011*(t+50,000)^1-0,222

Корни аналитического выражения:

-0,027-j0,016

-0,027+j0,016

0,000-j0,000

Координаты точек нормированной и аппроксимированной кривых разгона по основному каналу W₃(S) занесем в таблицу 6.5.

Таблица 6.5

Проверка аппроксимации кривой переходного процесса по каналу внешнего возмущения

Время, сек.	Уовень, мм	нормированное значение уровня	апроксимированное значение уровня	погрешность
0	0	0	0	0
10	0	0	0	0
20	0	0	0	0
30	0	0	0	0
40	0	0	0	0
50	0,06	0,00448833	0,000000003	0,448833
60	0,217	0,016232795	0,025201667	-0,89689
70	0,458	0,034260922	0,054447114	-2,01862
80	0,819	0,061265709	0,097801368	-3,65357
90	1,277	0,095526631	0,13499492	-3,94683
100	1,818	0,135996409	0,175582884	-3,95865
110	2,445	0,182899461	0,22905116	-4,61517
120	3,167	0,236909037	0,274883668	-3,79746
130	3,89	0,290993417	0,332601792	-4,16084
140	4,697	0,35136146	0,391784643	-4,04232
150	5,64	0,421903052	0,46207657	-4,01735
160	6,619	0,495137642	0,533186677	-3,8049
170	7,552	0,564931179	0,604883691	-3,99525
180	8,585	0,642205266	0,676988499	-3,47832
190	9,509	0,711325554	0,749365882	-3,80403
200	10,463	0,782690006	0,811916402	-2,92264
210	11,39	0,85203471	0,874568974	-2,25343
220	12,374	0,925643327	0,937274409	-1,16311
230	13,368	1	1	0

Сравнение графиков нормированной и аппроксимированной кривых разгона по каналу внешнего возмущения представлено на рисунке 6.9.

Рисунок 6.9 - Сравнение кривых разгона по каналу внешнего возмущения: 1-нормированная; 2- аппроксимированная.

Результаты аппроксимации сведём в таблицу:

Таблица 6.6. Сводная таблица результатов аппроксимации.

Таблица 6.6

Передаточные функции по каналам W₁(S), W₂(S)_, W₃(S)

Передаточная функция	Относительная погрешность, %
	3,39%
	4,95%
	4,62%

Так как максимальное отклонение расчётных кривых от экспериментальных не превышает 5%, то полученные передаточные функции могут быть использованы для дальнейших расчётов.

7. Расчет схемы регулирования

В разделе 6 «Обработка экспериментальных данных» были получены передаточные функции, отражающие динамические свойства объекта управления. Предварительно сложно определить какая схема регулирования лучше справиться с поставленной задачей, поэтому будем рассчитывать несколько вариантов схем: одноконтурную, каскадную и комбинированную схемы.

Порядок расчета:

1. Задаемся известной передаточной функцией.

2. Выбираем тип регулятора.

3. Определяем настройки регулятора.

7.1 Расчет одноконтурной системы регулирования

Передаточная функция объекта основного канала W₁(S) - уровень воды в барабане котла - изменение расхода воды в барабан котла имеет вид:

Структурная схема одноконтурная АСР питания котла изображена на рис. 7.1

Рисунок 7.1 - Структурная схема одноконтурная АСР

Где:

- задание, входное воздействие - изменение подачи воды в барабан котла;

- выходная величина - уровень в барабане котла;

- передаточная функция регулятора;

- передаточная функция объекта.

Для расчета оптимальных настроек регулятора будем использовать программу «Calcul9». После запуска программы в главном меню выбираем пункт «Оптимальный регулятор». В поле данных вносим параметры передаточной функции объекта регулирования, вводим тип регулятора и далее нажимаем «Вычислить». В данном случае выбираем ПИ регулятор, так как нужна точность регулирования и быстродействие. Получим следушие настройки регулятора изображенные на рисунке 7.2.

Рисунок 7.2 - Настройки регулятора одноконтурной АСР

Коэффициент пропорциональности Кр = 0,785;

Время интегрирования T_и=129,766;

Оптимальная частота _опт=0,02;

Передаточная функция ПИ - регулятора имеет вид:

,

7.2 Расчет каскадной системы регулирования

7.2.1 Расчет внутреннего контура

Для более оптимального ведения процесса парообразования и поддержания технологических параметров на заданном уровне, возможно реализовать каскадную схему управления. Каскадная система регулирования является одной из распространенных систем регулирования с одной регулируемой величиной, в которой вводится дополнительная стабилизация некоторой промежуточной величины дополнительным регулятором. Такая система состоит из двух контуров (внутренний контур - стабилизирующий или ведомый, внешний - корректирующий или ведущий).

На рис. 7.3. изображена структурная схема каскадной АСР, по которой производим расчет оптимальных настроек регулятора.

Рисунок 7.3 - Структурная схема каскадной АСР

Где:

- задание, входное воздействие - заданный расход воды;

- выходная величина - уровень в барабане котла;

- передаточная функция ведомого регулятора;

- передаточная функция ведущего регулятора;

- передаточная функция объекта по основному контуру;

- передаточная функция объекта по внутреннему контуру.

Регулятор Р2 контролирует основную величину Х и при ее отклонении воздействует не на регулирующий орган, а на задание регулятора Р1. А регулятор Р1, в свою очередь, поддерживает на заданном значении вспомогательную величину Х₁. Такая система является двухконтурной.

Внутренний контур, образованный и является стабилизирующим или ведомым. Внешний контур, образованный и является корректирующим или ведущим.

Расчет оптимальных настроек регуляторов для каскадной АСР будем проводить в следующей последовательности:

1. Определяем настройки регулятора внутреннего контура.

2. Определяем вид передаточной функции для эквивалентного объекта.

3. По передаточной функции эквивалентного объекта определяем настройки регулятора для внешнего контура.

Настройки регулятора внутреннего контура определяем по передаточной функции внутреннего канала объекта:

Расчет проводим аналогично расчету одноконтурной АСР. Получаем следующие настройки регулятора (рис. 7.4):

Рисунок 7.4 - Настройки регулятора внутреннего контура АСР

Коэффициент передачи объекта Кр = 1,193

Время интегрирования T_и=2,085;

Оптимальная частота _опт=0,605;

Передаточная функция ПИ - регулятора имеет вид:

,

7.2.2 Расчет эквивалентного объекта

Для определения инерционности контуров построим в одной системе координат динамическую нормированную характеристику по основному каналу и кривую переходного процесса по внутреннему каналу.

Рисунок 7.5 - Графики кривой разгона по основному каналу (1) и переходного процесса внутреннего канала по возмущению(2).

Как видно из рисунка инерционность внутреннего контура значительно меньше инерционности основного, следовательно, передаточная функция эквивалентного объекта, по которой определим настройки ведущего регулятора, имеет вид:

,

Где:

- передаточная функция эквивалентного объекта;

- передаточная функция основного канала;

- передаточная функция внутреннего канала.

Выражения передаточных функций и рассчитаны ранее в разделе 6 и имеют вид:

С помощью программы «Calcul9» получим следующее выражение передаточной функции эквивалентного объекта W_э(S) (рис. 7.6):

Рисунок 7.6 - Передаточная функция эквивалентного объекта

В программе «Calcul9» определяем настройки ведущего регулятора. Для ПИ-регулятора получаем (рис. 7.7):

Рисунок 7.7 - Настройки регулятора

Коэффициент пропорциональности К_р=0,884;

Время интегрирования T_и=108,479;

Оптимальная частота _опт=0,056;

Передаточная функция ПИ - регулятора запишется:

После определения настроечных параметров ведущего регулятора пересчитываем настройки стабилизирующего регулятора по передаточной функции, определяемой по формуле:

Получим следующую передаточную функцию эквивалентного объекта:

В программе «Calcul9» получаем следующие уточненные настройки ведомого регулятора (рис. 7.8):

Рисунок 7.8 - Настройки регулятора

Коэффициент пропорциональности К_р = 1,349;

Время интегрирования T_и = 15,568;

Оптимальная частота _опт = 0,017.

Передаточная функция ПИ - регулятора запишется:

7.3 Расчет комбинированной системы регулирования

В течение технологического процесса возможна ситуация, когда паропроизводительность котла не будет соответствовать количеству потребляемого пара потребителем. Это несоответствие, безусловно, отразится на уровне воды в барабане котла, таким образом, это будет являться возмущающим воздействием, и тогда нет смысла дожидаться, когда это возмущение отразится на уровне воды и регулятор питания котла его отработает. Это возмущение можно зафиксировать корректирующим устройством. Введение этого добавочного воздействия призвано давать более своевременную информацию о появлении возмущения от расхода пара (ещё до того, как оно успеет подействовать на основную регулирующую величину).

Структурная схема каскадно-комбинированной системы регулирования приведена на рис. 7.9.

Рисунок 7.9 - Структурная схема каскадно-комбинированной системы

Где:

- задание, входное воздействие - заданный расход воды;

- выходная величина - уровень в барабане котла;

- возмущающее воздействие - расход пара от котла;

- передаточная функция ведомого регулятора;

- передаточная функция ведущего регулятора;

- передаточная функция устройства ввода возмущения;

- передаточная функция объекта по основному контуру;

- передаточная функция объекта по внутреннему контуру;

- передаточная функция объекта по каналу возмущения.

Для определения настроек компенсирующего устройства определим передаточную функцию эквивалентного объекта для компенсирующего устройства W_к(S):

Где:

- передаточная функция устройства ввода возмущения;

- передаточная функция объекта по каналу возмущения;

- передаточная функция ведущего регулятора каскадной АСР;

- передаточная функция эквивалентного объекта каскадной АСР.

Выражение передаточной функций рассчитано ранее в разделе 6 и имеет вид:

Выражение передаточной функций рассчитано ранее в п. 7.2.2 и имеет вид:

Выражение передаточной функций рассчитано ранее в п. 7.2.2 и имеет вид:

Подставим значения передаточных функций эквивалентного объекта, внешнего регулятора каскадной АСР и канала внешнего возмущения в формулу для вычисления передаточной функции регулятора. Проведем соответствующие математические вычисления в программе «Calcul9». Получим следующую передаточную функцию компенсатора:

Расчёт настроечных параметров компенсатора проводим для нулевой и для резонансной частоты. Резонансная частота для основного канала АСР составляет 0,005 рад/с. Для определения векторов загрузим передаточную функцию W_к(S) в программу Calcul9. Полученные значения представлены в таблицу 7.1.

Таблица 7.1

Значения векторов для расчёта компенсирующего устройства

Частота	Вещественная составляющая U	Мнимая составляющая V
	0,000	0,000
	0,351166	6,1

В качестве компенсирующего устройства выберем реальное дифференцирующее звено вида:

Для определения настроек компенсирующего устройства на координатной плоскости отложим вектора рис. 7.10 для нулевой и резонансной частоты из табл. 7.1. Через конец вектора и началом координат проведём окружность с центром на вещественной полуоси.

Рисунок 7.10 - Определение настроек компенсирующего устройства

Настройки компенсирующего устройства найдём по формулам:

К_д=OB=25,86;

OA=0,3511

AB=OB-OA

AB= 25,51

Передаточная функция компенсирующего устройства запишется:

8. Моделирование рассчитанной системы регулирования

Моделирование будем проводить, используя программное обеспечение «MatLab» с использованием библиотеки Simulink. В данном пакете произведем моделирование процесса, используя передаточные функции рассчитанных каналов. Данные передаточные функции и настройки регуляторов были получены в предыдущих разделах 6 и 7. По этим данным получим отклики на единичный скачек по каналу управления и по каналу возмущения следующих систем: одноконтурная, каскадная, каскадно-комбинированная.

8.1 Переходные процессы в одноконтурной системе регулирования

Для моделирования переходных процессов в одноконтурной АСР по управлению воспользуемся моделью, показанной на рис 8.1.:

Рисунок 8.1 - Модель одноконтурной АСР для снятия переходного процесса по управлению

На рис. 8.1 обозначены:

1, 2 - блок генерации ступенчатого выходного сигнала;

3, 4 - блок суммирования или вычитания входных сигналов;

5 - блок, реализующий функцию ПИ регулятора;

6 - блок, реализующий передаточную функцию по основному каналу ;

7 - блок, регистрирующий изменение контролируемой величины во времени для дальнейшего графического анализа;

8 - точка подачи возмущающих воздействий анализатора LTI Viewer;

9 - точка контроля анализатора LTI Viewer;

10 - блок, реализующий запаздывание основного канала W1(S).

Параметры настройки блока ПИ регулятора показаны на рис. 8.2. Так как блок ПИ регулятора использует коэффициент интегральной составляющей , то в настройках блока ПИ регулятора указана величина .

Полученный график переходного процесса в одноконтурной АСР по управлению показан на рис. 8.3.

автоматизация химический паровой котел

Рисунок 8.3 - График переходного процесса в одноконтурной АСР по управлению

Для моделирования переходных процессов в одноконтурной АСР по возмущению воспользуемся моделью, показанной на рис 8.4.:

Рисунок 8.4 - Модель одноконтурной АСР для снятия переходного процесса по возмущению

На рис. 8.4 обозначены:

1, 2 - блок генерации ступенчатого выходного сигнала;

3, 4 - блок суммирования или вычитания входных сигналов;

5 - блок, реализующий функцию ПИ регулятора;

6 - блок, реализующий передаточную функцию по основному каналу ;

7 - блок, регистрирующий изменение контролируемой величины во времени для дальнейшего графического анализа;

8 - точка подачи возмущающих воздействий анализатора LTI Viewer;

9 - точка контроля анализатора LTI Viewer;

10 - блок, реализующий запаздывание основного канала W1(S).

Параметры настройки блока ПИ регулятора не изменяются и показаны на рис. 8.2.

Полученный график переходного процесса в одноконтурной АСР по возмущению показан на рис. 8.5.

Рисунок 8.5 - График переходного процесса в одноконтурной АСР по возмущению

Проанализируем полученные графики переходных процессов в одноконтурной АСР, полученные показатели качества переходного процесса показаны в таблице 8.1.

Таблица 8.1 Качественные показатели регулирования в одноконтурной АСР

Параметр	По управлению	По возмущению
Перерегулирование	56,7 %	-
Динамическая ошибка	0,57	1,15
Время регулирования	398 с.	383 с.

8.2 Переходные процессы во внутреннем контуре каскадной системы регулирования

Для моделирования переходных процессов во внутреннем контуре каскадной АСР по управлению воспользуемся моделью, показанной на рис 8.6.:

Рисунок 8.6 - Модель внутреннего контура каскадной АСР для снятия переходного процесса по управлению

На рис. 8.6 обозначены:

1, 2 - блок генерации ступенчатого выходного сигнала;

3, 4 - блок суммирования или вычитания входных сигналов;

5 - блок, реализующий функцию ПИ регулятора;

6 - блок, реализующий передаточную функцию по основному каналу ;

7 - блок, регистрирующий изменение контролируемой величины во времени для дальнейшего графического анализа;

8 - точка подачи возмущающих воздействий анализатора LTI Viewer;

9 - точка контроля анализатора LTI Viewer.

Параметры настройки блока ПИ регулятора показаны на рис. 8.7. Так как блок ПИ регулятора использует коэффициент интегральной составляющей , то в настройках блока ПИ регулятора указана величина .

Полученный график переходного процесса во внутреннем контуре каскадной АСР по управлению показан на рис. 8.8.

Рисунок 8.8 - График переходного процесса во внутреннем контуре каскадной АСР по управлению

Для моделирования переходных процессов во внутреннем контуре каскадной АСР по возмущению воспользуемся моделью, показанной на рис 8.9.:

Рисунок 8.9 - Модель внутреннего контура каскадной АСР для снятия переходного процесса по возмущению

На рис. 8.9 обозначены:

1, 2 - блок генерации ступенчатого выходного сигнала;

3, 4 - блок суммирования или вычитания входных сигналов;

5 - блок, реализующий функцию ПИ регулятора;

6 - блок, реализующий передаточную функцию по основному каналу ;

7 - блок, регистрирующий изменение контролируемой величины во времени для дальнейшего графического анализа;

8 - точка подачи возмущающих воздействий анализатора LTI Viewer;

9 - точка контроля анализатора LTI Viewer.

Параметры настройки блока ПИ регулятора не изменяются и показаны на рис. 8.7.

Полученный график переходного процесса во внутреннем контуре каскадной АСР по возмущению показан на рис. 8.10.

Рисунок 8.10 - График переходного процесса во внутреннем контуре каскадной АСР по возмущению

Проанализируем полученные графики переходных процессов во внутреннем контуре каскадной АСР, полученные показатели качества переходного процесса показаны в таблице 8.2.

Таблица 8.2.

Качественные показатели регулирования во внутреннем контуре каскадной АСР.

Параметр	По управлению	По возмущению
Перерегулирование	9,25 %	-
Динамическая ошибка	0,09	-
Время регулирования	7,14 с.	8,86 с.

8.3 Переходные процессы в каскадной системе регулирования

Для моделирования переходных процессов в каскадной АСР по управлению воспользуемся моделью, показанной на рис 8.11.:

Рисунок 8.11 - Модель каскадной АСР для снятия переходного процесса по управлению

На рис. 8.11. обозначены:

1, 2 - блок генерации ступенчатого выходного сигнала;

3, 4, 5 - блок суммирования или вычитания входных сигналов;

6, 7 - блок, реализующий функцию ПИ регулятора;

8 - блок, реализующий передаточную функцию по основному каналу ;

9 - блок, реализующий передаточную функцию по внутреннему каналу ;

10 - блок, регистрирующий изменение контролируемой величины во времени для дальнейшего графического анализа;

11 - точка подачи возмущающих воздействий анализатора LTI Viewer;

12 - точка контроля анализатора LTI Viewer;

13 - блок, реализующий запаздывание основного канала W1(S).

Полученный график переходного процесса в каскадной АСР по управлению показан на рис. 8.13.

Рисунок 8.13 - График переходного процесса в каскадной АСР по управлению

Для моделирования переходных процессов в каскадной АСР по возмущению воспользуемся моделью, показанной на рис 8.14.:

Рисунок 8.14 - Модель каскадной АСР для снятия переходного процесса по возмущению

На рис. 8.14 обозначены:

1, 2 - блок генерации ступенчатого выходного сигнала;

3, 4, 5 - блок суммирования или вычитания входных сигналов;

6, 7 - блок, реализующий функцию ПИ регулятора;

8 - блок, реализующий передаточную функцию по основному каналу ;

9 - блок, реализующий передаточную функцию по внутреннему каналу ;

10 - блок, регистрирующий изменение контролируемой величины во времени для дальнейшего графического анализа;

11 - точка подачи возмущающих воздействий анализатора LTI Viewer;

12 - точка контроля анализатора LTI Viewer;

13 - блок, реализующий запаздывание основного канала W1(S).

Параметры настройки блока ПИ регулятора не изменяются и показаны на рис. 8.12. Полученный график переходного процесса в каскадной АСР по возмущению показан на рис. 8.15.

Рисунок 8.15 - График переходного процесса в каскадной АСР по возмущению

Проанализируем графики переходных процессов в каскадной АСР, полученные показатели качества переходного процесса показаны в таблице 8.3.

Таблица 8.3

Качественные показатели регулирования в каскадной АСР

Параметр	По управлению	По возмущению
Перерегулирование	42 %	-
Динамическая ошибка	0,42	-
Время регулирования	280 с.	607 с.

8.4 Переходные процессы по возмущению в комбинированной системе регулирования без компенсирующего устройства и с компенсирующим устройством

Для моделирования переходных процессов по возмущению в комбинированной АСР без компенсирующего устройства воспользуемся моделью, показанной на рис 8.16.:

Рисунок 8.16 - Модель комбинированной АСР без компенсирующего устройства для снятия переходного процесса по возмущению

На рис. 8.16. обозначены:

1, 2 - блок генерации ступенчатого выходного сигнала;

3, 4, 5 - блок суммирования или вычитания входных сигналов;

6, 7 - блок, реализующий функцию ПИ регулятора;

8 - блок, реализующий передаточную функцию по основному каналу ;

9 - блок, реализующий передаточную функцию по внутреннему каналу ;

10 - блок, реализующий передаточную функцию по каналу возмущения;

11 - блок, регистрирующий изменение контролируемой величины во времени для дальнейшего графического анализа;

12 - точка подачи возмущающих воздействий анализатора LTI Viewer;

13 - точка контроля анализатора LTI Viewer;

14 - блок, реализующий запаздывание основного канала W1(S).

Для моделирования переходных процессов по возмущению в комбинированной АСР с компенсирующим устройством воспользуемся моделью, показанной на рис 8.18.:

Рисунок 8.18 - Модель комбинированной АСР с компенсирующим устройством для снятия переходного процесса по возмущению

На рис. 8.18 обозначены:

1, 2 - блок генерации ступенчатого выходного сигнала;

3, 4, 5, 6 - блок суммирования или вычитания входных сигналов;

7, 8 - блок, реализующий функцию ПИ регулятора;

9 - блок, реализующий передаточную функцию по основному каналу ;

10 - блок, реализующий передаточную функцию по внутреннему каналу ;

11 - блок, реализующий передаточную функцию по каналу возмущения;

12 - блок, реализующий передаточную функцию компенсирующего устройства ;

13 - блок, регистрирующий изменение контролируемой величины во времени для дальнейшего графического анализа;

14 - точка подачи возмущающих воздействий анализатора LTI Viewer;

15 - точка контроля анализатора LTI Viewer;

16 - блок, реализующий запаздывание основного канала W1(S).

Параметры настройки блока ПИ регулятора не изменяются и показаны на рис. 8.17. Полученные графики переходных процессов в комбинированной АСР по возмущению показаны на рис. 8.19.

Рисунок 8.19 - Графики переходных процессов в комбинированной АСР по возмущению: 1 - без компенсирующего устройства; 2 - с компенсирующим устройством.

Проанализируем полученные графики переходных процессов в каскадной АСР, полученные показатели качества переходного процесса показаны в таблице 8.4.

Таблица 8.4

Качественные показатели регулирования в комбинированной АСР

Параметр	Без компенсатора	С компенсатором
Динамическая ошибка	0,47	0,2

Подобные документы

• Автоматизация технологических процессов колпаковой печи

  Описание процесса термической обработки металла в колпаковых печах. Создание системы автоматизации печи. Разработка структурной и функциональной схемы автоматизации, принципиально-электрической схемы подключения приборов контура контроля и регулирования.
  
  курсовая работа [766,2 K], добавлен 29.03.2011
  

• Автоматизация процесса переработки предельных углеводородных газов

  Технологическое описание структурной схемы проекта по автоматизации процесса переработки предельных углеводородных газов. Изучение функциональной схемы автоматизации и обоснование выбора средств КИП установки. Математическая модель контура регулирования.
  
  контрольная работа [67,1 K], добавлен 13.06.2012
  

• Автоматизация линии производства котлет из блочного замороженного мяса

  Описание технологической схемы производства исследуемой продукции. Выбор и обоснование параметров контроля, сигнализации и регулирования. Технические средства автоматизации. Описание функциональной схемы автоматизации, анализ и оценка ее эффективности.
  
  контрольная работа [37,1 K], добавлен 12.08.2013
  

• Автоматизация воздушных компрессорных установок

  Применение автоматических систем управления на пищевых предприятиях. Выполнение схемы автоматизации воздушной компрессорной станции. Показатели качества процесса регулирования. Описание функциональной схемы фирмы Овен "Реле регулятор с таймером ТРМ501".
  
  курсовая работа [131,7 K], добавлен 08.02.2014
  

• Разработка функциональной схемы автоматизации процесса производства динитронафталина

  Краткая характеристика объекта автоматизации, основные технические решения, схемы технологических процессов. Структурная схема системы регулирования. Выбор параметров сигнализации. Регулирование расхода мононитронафталина в линии подачи его в нитратор.
  
  контрольная работа [39,5 K], добавлен 22.09.2012
  

• Автоматизация колонн получения биоэтанола

  Общая характеристика технологического процесса и задачи его автоматизации, выбор и обоснование параметров контроля и регулирования, технических средств автоматизации. Схемы контроля, регулирования и сигнализации расхода, температуры, уровня и давления.
  
  курсовая работа [42,5 K], добавлен 21.06.2010
  

• Автоматизация производства

  Принципы управления производством. Определение управляющей системы. Типовые схемы контроля, регулирования, сигнализации. Разработка функциональных схем автоматизации производства. Автоматизация гидромеханических, тепловых, массообменных процессов.
  
  учебное пособие [21,4 K], добавлен 09.04.2009
  

• Автоматизация процесса смешивания

  Технологии пищевых производств и разработка систем автоматизации химических процессов. Математическая модель материалов и аппаратов, применяемых для смешивания. Описание функциональной схемы регулирования количества подаваемых на смеситель компонентов.
  
  курсовая работа [26,8 K], добавлен 12.07.2010
  

• Сгущение шламов на БПКРУ-2 ФОФ

  Описание схемы автоматизации, обзор методов, средств и систем управления. Анализ объекта регулирования с точки зрения действующих возмущений. Обоснование выбора точек и параметров контроля технологического процесс. Разработка системы управления.
  
  курсовая работа [771,2 K], добавлен 22.01.2014
  

• Процесс очистки природного газа от сероводорода методом ЭЛСОР

  Описание технологического процесса и конструкции аппаратов и оборудования для очистки газа от сероводорода. Разработка алгоритмической и функциональной схемы автоматизации процесса. Разработка схемы средств автоматизации; экономическое обоснование.
  
  дипломная работа [5,6 M], добавлен 22.10.2014
  

• главная
• рубрики
• по алфавиту
• вернуться в начало страницы
• вернуться к началу текста
• вернуться к подобным работам