Исходная структура системы управления:

Размещено на http://www.allbest.ru/

Расчет коэффициента усиления регулирующего органа K_{р. о}:

,

где - изменение поступающего потока;

изменение степени открытия клапана (в процентах).

Зависимость поступающего потока от степени открытия клапана:

Чтобы осуществить возможность регулирования поступающего потока выбираем двойной расход :

Расчет коэффициента усиления датчика уровня K_д:

FS=10м - (FullScale) - диапазон измеряемых величин;

FSO=4.20мА - (FullScaleOutput) - диапазон выходных значений.

Передаточная функция датчика уровня:

Исходная структура системы управления с численными значениями:

Размещено на http://www.allbest.ru/

Упростим структуру системы управления:

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Упрощенная структура системы управления с численными значениями:

Размещено на http://www.allbest.ru/

3. ЛАФЧХ разомкнутой системы и ее переходная характеристика

Выбираем датчик гидростатического давления LMP 331 (ЛМП 331)

Врезные датчики уровня серии LMP предназначены для непрерывного измерения уровня жидкости в открытых емкостях. Датчики этой серии применяются для измерения низкого и среднего давления вязких субстанций, где требуется защита чувствительной мембраны от засорения и налипания.

Столб жидкости над датчиком давит на разделительную мембрану. Давление через инертный масленый наполнитель передается на полупроводниковый чувствительный элемент. Электронная цепь усиления обеспечивает питание сенсора, усиление сигнала, преобразование в стандартный электрический сигнал, а также температурную компенсацию. Уровень сигнала пропорционален высоте столба жидкости над датчиком.

Наличие открытой мембраны исключает возможность ее засорения. Подключение к процессу обеспечено наличием резьбы 3.4 дюйма. Уплотнение, расположенное непосредственно за резьбой, позволяет добиться герметичного соединения при монтаже датчика.

Области применения:

· измерение уровня жидкости природных и искусственных агрессивных жидкостей

· химическое и фармацевтическое производство

· пищевая промышленность

· гальвано-производство

· очистка воды и сточных вод

Технические характеристики:

· Диапазоны давления: от 0.0,4 м вод. ст. до 0.400 м вод. ст.

· Выходные сигналы: 4.20 мА / 2-х пров.

· 0.20 мА / 3-х пров.

· 0.10 В / 3-х пров.

· Класс защиты IP 65-68

Преимущества и особенности

· Индивидуальная настройка диапазона по требованию заказчика. Например: 0.55 м вод. ст.

· Применим для воды и других жидкостей не агрессивных к нержавеющей стали

· Открытая мембрана

· Компенсация температурной погрешности

· Долговременная стабильность калибровочных характеристик

· Высокая степень защиты от неправильного подключения, коротких замыканий и перепадов напряжений

· Прочная и надёжная конструкция для тяжелых условий эксплуатации

· Искробезопасное исполнение: EExia IIC T4

Подключение источника давления

Электрические разъёмы

Схема подключения

Выбираем микропроцессорный регулятор МИНИТЕРМ 400.00

ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ:

НАЗНАЧЕНИЕ

Регуляторы микропроцессорные МИНИТЕРМ 400.00 предназначены для регулирования давления, расхода, уровня и т.д. при работе с датчиками унифицированного сигнала постоянного тока (шесть входов).

Питание:

Построение ЛАФЧХ разомкнутой САУ исходит из следствия теории линейных систем заключающегося в том, что если ЛАЧХ разомкнутой системы имеет в области существенных частот (в секторе, отсекаемом линиями ) наклон , то:

1) Замкнутая САУ устойчива;

2) Переходная функция близка к монотонной;

3) Время регулирования .

Структура разомкнутой исходной систему с ПИ-регулятором:

Размещено на http://www.allbest.ru/

Желаемый ЛАЧХ (Lж) простейшего вида разомкнутой САУ, которая бы в замкнутом виде удовлетворяла заданным показателям качества должна иметь в окрестности существенных частот наклон ЛАЧХ равный - 20дб/дек и пересечение с осью частот при

В области низкочастотной асимптоты, для создания нулей статической ошибки д_ст=0 частотные характеристики разомкнутой системы должны соответствовать интегратору по крайней мере первого порядка. Тогда естественно сформировать в этой области желаемый ЛАЧХ в виде прямой с наклоном - 20дб/дек. как продолжение Lж из области существенных частот. С целью упрощения реализации САУ высокочастотная асимптота должна соответствовать высокочастотной асимптоте неизменяемой части системы

Согласно принятой структуре промышленной САУ, единственным средством приведения ЛАФЧХ неизменяемой части Lнч к Lж является

ПИ-регулятор с передаточной функцией

,

ЛАФЧХ (при Kp=1) которого показаны на рисунке:

Примем постоянную интегрирования регулятора равной постоянной времени Tобъекта управления, т.е. , при Kp=1. Тогда ЛАЧХ разомкнутой САУ примет вид L1=Lнч+Lпи, качественно соответствующий виду Lжна рисунке, но с меньшим коэффициентом усиления. Для совпадения ЛАЧХ проектируемой системы с Lж необходимо увеличить коэффициент усиления разомкнутой системы на 20 дб, т.е. в 10 раз. Следовательно . Настройки регулятора определены.

При , передаточная функция разомкнутой системы имеет вид, в состав которой имеет место интегрирующее звено. При построении ЛАЧХ, соответствующей Wp (p) коэффициент передачи 0.29/1589 должен численно соответствовать частоте пересечения ЛАЧХ с осью на частоте , откуда или .

Результаты построений ЛАФЧХ разомкнутой системы с ПИ-регулятором в Matcad:

Переходная характеристика:

8. Исследование реакции системы на возмущающее воздействие

Подадим возмущающее воздействие и рассмотрим получившийся переходный процесс:

Вывод: после подачи возмущающего воздействия система вернулась в исходное состояние.

Заключение