Синтез системы автоматического регулирования массы квадратного метра бумажного полотна (стр. 1 из 8)
САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ РАСТИТЕЛЬНЫХ ПОЛИМЕРОВ
Кафедра АХТП
КУРСОВАЯ РАБОТА
по
ТЕОРИИ УПРАВЛЕНИЯ
«СИНТЕЗ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ МАССЫ КВАДРАТНОГО МЕТРА БУМАЖНОГО ПОЛОТНА
ПО ЗАДАННЫМ КРИТЕРИЯМ КАЧЕСТВА»
Выполнил: студент V курса .
Ситников С. А. .
шифр 965-450 .
Проверил: преподаватель .
Селянинова Л. Н. .
С.-ПЕТЕРБУРГ
2000г.
| № | Наименование элементов схемы АСР, их математическая модель, параметры модели. Рассматриваемые воздействия. Требования к проектируемой системе регулирования. | Обозначения переменных. | Размерность переменных | Значение |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| 1. | Объект регулирования. Канал: “изменение расхода массы - изменение массы 1 м2 полотна”. Математическая модель объекта: Wоб(р) = К0   Параметры модели: - постоянная времени объекта - коэффициент передачи объекта - запаздывание по рассматриваемому каналу передачи информации | Т К0 t | с  с | 50 112 120 |
| 2. | Измерительное устройство, датчик электронный с преобразователем. Математическая модель датчика:  Параметр модели: коэффициент передачи | Кд | ma | 0,25 |
| 3. | Регулирующий блок /совокупность электронного регулятора и электродвигателя/ приближенно реализует ПИ-закон регулирования. Математическая модель регулирующего блока:  К1 - пропорциональная составляющая закона регулирования К2 - интегральная составляющая закона регулирования | К1 К2 | ||
| 4. | Регулирующий орган: клапан Модель клапана:  Параметры модели: коэффициент передачи | Кро |  | 0,0104 |
| 5. | Требования к качеству работы проектируемой системы: 1. Точность регулирования массы 1 м2 полотна 2. Минимальное значение степени затухания | e ' | г/м2 | 0,4 0,75 |
| 6. | Типовые входные воздействия: 1. Изменение задающего воздействия:  2. Изменение концентрированной массы:  | С1 С2 | г/м2 % конц. | 1,5 -3 |
| 7. | Канал передачи возмущения: “Изменение концентрации массы” – “изменение массы 1 м2 полотна”  : | Кf1 Тf1 |  с | 1,1 60 |
Задача
Цель создания автоматической системы – достичь того, чтобы значение массы 1 кв. м. бумажного полотна было равно заданному. При этом требуется, чтобы точность регулирования, т.е. возможное отклонение, находилось в определенных пределах. Поэтому, для синтеза системы выбран принцип управления по отклонению регулируемой величины от задания.
Принцип работы
Объект регулирования – напорный ящик БДМ.
Регулируемая величина – масса 1 кв.м. полотна.
Регулирующая величина – расход массы.
Возмущающее воздействие – изменение концентрации массы.
Автоматический регулятор – средство решения задачи регулирования.
Автоматический регулятор состоит из электронного датчика измеряющего массу 1 кв.м. полотна, регулирующего блока (электрорегулятор и электродвигатель), приблизительно соответствующего ПИ-закону регулирования, клапана, изменяющего расход бумажной массы.
1. - бак массы
2. – напорный ящик
3. – сушильные группы
4. – каландр
5. – датчик массы 1кв.м. полотна
6. – преобразователь
7. – регулятор
8. – эл. двигатель - исполнительный механизм
9. – регулирующий орган - клапан
 |
Функциональная схема системы.
 |
Текущее значение массы 1 кв.м. полотна фиксируется датчиком. Через преобразователь на регулирующий блок подается электрический сигнал. В регулирующем блоке происходит сравнение поступившего сигнала с заданным значением. В результате сравнения полученное отклонение определяет величину управляющего воздействия, которое должно нейтрализовать отклонение. В зависимости от величины и знака управляющего воздействия, управляющий блок формирует воздействие на исполнительный механизм (эл. двигатель).
Модель системы управления в виде «черного ящика»
 |
Δg(t) [кг/м3] – изменение расхода бумажной массы (задающее воздействие)
Δf(t) [%] - изменение концентрации массы (возмущающее воздействие)
Δy(t) [г/м2] – изменение массы 1кв.м. полотна (выходная переменная)
Временные характеристики по каналу управления.
Передаточная функция объекта регулирования.
Wоб(р) = К0
- коэффициент передачи
- постоянная времени Т =50 с
- запаздывание информации t =120 с
Это апериодическое звено 1-го порядка с запаздыванием.
Переходная функция h(t) определяется как переходной процесс на выходе звена при подаче на его вход единичного ступенчатого воздействия 1[t] при нулевых начальных условиях. Чтобы получить переходную функцию звена, нужно изменить его входной сигнал на одну единицу. (расход массы на 1кг/с).
 |  |
х(t)=1[t]
Зная,
x (p)= x L [1(t)]= 
Получаем изображение переходной функции:
Обратное преобразование дает переходную функцию звена первого порядка с запаздыванием:
; % влажности
; 
Для расчета переходной функции необходимо приблизительно оценить время окончания переходного процесса. Его можно вычислить по выражению:
tпер.пр. » 3 - 4T+t » 320 c
Выбираем шаг расчета:
Dt =
, N – желаемое количество точек графика;N=10,
Dt = 32 c
Результаты расчета сведены в Таблицу 1.
Весовая функция W(t) представляет собой переходной процесс на выходе звена на единичную импульсную функцию d [t] при нулевых начальных условиях. Единичная импульсная функция является производной от единичной ступенчатой функции d [t] =1¢ [t]. Переходная весовая функции связаны соотношением:
Отсюда:
, 
, т.е. 
; 
Таблица 1.
Расчет переходной и весовой функции объекта по каналу управления.
| T, c | 0 | 120 | 152 | 184 | 216 | 248 | 280 | 312 | 344 | 376 | 408 | 440 |
| H(t),г/м | 0,0 | 0,0 | 52,943 | 80,860 | 95,580 | 103,34 | 107,43 | 109,593 | 110,731 | 111,331 | 111,647 | 111,81 |
| W(t),г/м | 0,0 | 2,4 | 1,266 | 0,667 | 0,352 | 0,186 | 0,098 | 0,052 | 0,027 | 0,014 | 0,008 | 0,004 |
По данным Таблицы 1 построены графики переходной и весовой функции.