Система автоматического регулирования температуры воды на выходе теплообменника в тепломагистрал (стр. 1 из 3)

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НЕФТЕГАЗОВЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ИНСТИТУТ НЕФТИ И ГАЗА

Кафедра Кибернетических систем

Курсовая работа

по дисциплине: «Теория автоматического управления»

на тему: «Система автоматического регулирования температуры

воды на выходе теплообменника в тепломагистрали»

Выполнил:

студент группы УИТС-07-1,

Хабибуллин А.Р.

Проверила:

Васькевич А.В.

Тюмень, 2010 г.

Содержание

Техническое задание……………………………………………………………...3

Введение…………………………………………………………………………...6

1. Анализ системы управления…………………………………………………..7

2. Синтез линейных САУ………………………………………………………..9

3. Динамический анализ скорректированной системы………………………..14

Заключение………………………………………………………………………21

Список использованной литературы…………………………………………..22

Техническое задание

Описание системы.

Объект регулирования (ОР): газоходный тракт (далее газоход) конвертера. Регулируемая величина y: давление газа

в газоходе, измеряемое датчиком давления PT[Па]. Регулирующее воздействие u: перемещение заслонки (регулирующий орган РО) с помощью электрогидравлического серводвигателя EHS (исполнительное устройство ИУ). Требуется рассчитать устройство регулирования (с возможностью индикации и регистрации) давления PIC (рис. 1, поз. а).

Рис. 1 Функциональная схема системы автоматического регулирования давления

Функциональная схема системы автоматического регулирования давления показана на рис.1, поз. б. Информация о давлении подается на датчик давления 2 с последующим преобразованием изменения давления

в унифицированный токовый сигнал I, который поступает на вход корректирующего фильтра 5 и далее на вход регулятора 7 с типовым алгоритмом регулирования (ПИ- или ПИД- регулятор). Регулятор формирует сигнал управления u и через серводвигатель 8 и заслонку 9 воздействует на расход газа. Датчик с преобразователем 2, серводвигатель 8, фильтр 5 и регулятор 7 питаются от источника 4, а сам источник и регулятор питаются от трансформатора 3. Для индикации и регистрации давления используется автоматический потенциометр 6.

Таблица 1.

п.п.	Название элемента	Передаточные функции
1	Теплообменник(ОР)	по управляющему воздействию: по возмущающему воздействию:
2	Термопара (ТП)
3	Измерительный мост
4	Измерительный преобразователь
5	Регулятор (R)	ПИ-регулятор: ПИД-регулятор:
7	Электропнев- матический серводвигатель (EPS)
8	Регулирующий вентиль (РВ)

Таблица 2

№ вар..												, %	tP	, рад/с	, %	М
20	0,05	0,012	0,007	40	-	0,08	7	1,5	5	0,07	0,1	-	-	0,01	0,018	1,45

Введение

Управление состоит в том, чтобы, оказывая на какой-либо объект воздействие, изменять протекающие в нем процессы для достижения определенной цели. Управление является автоматическим, если оно осуществляется без вмешательства человека с помощью специальных технических устройств. Разработка общих принципов создания этих устройств и является основной задачей теории автоматического управления. Теория должна давать единую базу для решения задач управления объектами различной физической, химической или биологической природы.

Целью курсового проектирования является приобретение практических навыков расчета и компьютерного моделирования типовых локальных систем автоматического управления (САУ). Основная задача курсовой работы - научиться на конкретных примерах и задачах применению приёмов и методов, применяемых при анализе и синтезе систем автоматического управления.

В качестве примера использована система автоматического регулирования давления газа в газоходе газопламенной печи.

1. Анализ системы управления

а) Составим структурную схему системы по функциональной схеме и по данным из таблицы 1.

Рис. 2 Структурная схема системы

б) Оценим устойчивость системы (при заданных параметрах элементов) по алгебраическому критерию Гурвица (коэффициент усиления и постоянную времени регулятора примем за единицу, экспоненту в передаточной функции газохода также примем за единицу).

Для оценки по критерию замкнём исследуемую систему:

Составим матрицу:

Разомкнутая система неустойчива, т.к. определитель меньше нуля.

в) Выберем необходимое значение коэффициента усиления разомкнутой системы по заданной точности системы, которая определяется коэффициентами ошибок С₀ , С₁.

Так как максимальная допустимая ошибка не задана в условии, то и находить коэффициенты ошибок не имеет смысла.

г) Исследуем устойчивость замкнутой системы методом логарифмических частотных характеристик разомкнутой системы

Передаточная функция разомкнутой системы примет вид:

Устойчивость замкнутой системы определим по передаточной функции разомкнутой.

ЛЧХ системы представлены на Рис.3 (построена с помощью пакета MATLAB) , по которому видно, что система устойчива, а запасы по амплитуде и по фазе соответственно равны 77,4 дБ и 35,1^о.

Рис.3 ЛЧХ системы

2. Синтез линейных САУ

Для заданной динамической системы управления с помощью частотного метода ЛАЧХ определим непрерывное корректирующее устройство, добавление которого в систему позволит получить необходимые показатели качества процесса управления.

Требуется выбрать корректирующее устройство, обеспечивающее получение следующих характеристик качества замкнутой системы:

1. длительность переходного процесса t_pне должна превышать 0,46 с;

2. относительное перерегулирование

в переходном процессе не должно превышать 25%.