Методические указания и задания для контрольной работы учебной дисциплины «Автоматизация производственных процессов» (стр. 5 из 12)
На практике применяют комплекс средств пневмоавтоматики, построенных на элементах системы УСЭППА, получивших наименование системы СТАРТ. В состав её входит несколько модификаций пневматических регуляторов, вторичные приборы, а также приборы, реализующие простейшие вычислительные функции.
В качестве вторичных приборов, работающих с датчиками, имеющими электрические выходные сигналы, широко используются уравновешенные мосты, потенциометры, амперметры и вольтметры, а также приборы дифференциально – трансформаторной, индукционной и сельсинной систем.
Вопросы для самоконтроля.
1.Назначение и классификация вторичных приборов.
2.Устройство и принцип действия элементов системы УСЭППА.
3.Устройство и принцип действия вторичного прибора типа
ПВ 10.1Э.
4.Устройство и принцип действия регулятора типа ПР 3.31.
5.Устройство и принцип действия уравновешенного моста.
6.Устройство и принцип действия потенциометра.
Литература (1, стр. 197 – 211).
Тема 1.8. Диагностика нефтегазопромыслового
оборудования.
Студент должен:
иметь представление:
- о видах диагностики;
знать:
- определение дефекта, понятие дефектоскопии, её виды, их краткую характеристику;
- методы контроля сварных соединений;
- методы определения скорости коррозии трубопроводов.
Виды дефектоскопии и их характеристика. Цифровой ультразвуковой дефектоскоп УД – 21Р. Ультразвуковая дефектоскопия труб и штанг. Методы обследования и контроля сварных соединений. Мониторинг определения скорости коррозии трубопроводов. Установка образцов – свидетелей.
Раздел 2. АВТОМАТИЧЕСКОЕ РЕГУЛИРОВАНИЕ И СРЕДСТВА АВТОМАТИЗАЦИИ.
Тема 2.1. Основы автоматического регулирования.
Студент должен:
иметь представление:
- о назначении и применении систем автоматического управления и регулирования;
знать:
- основные понятия САУ;
- функциональные схемы САР прямого и непрямого действия;
- показатели качества регулирования;
- требования, предъявляемые к САР.
Системы автоматического управления (САУ). Основные понятия САУ. Классификация систем автоматического регулирования (САР). Функциональная схема САР. Требования, предъявляемые к САР. Показатели качества.
Методические указания.
Под управлением технологическим процессом понимается совокупность операций, необходимых для осуществления таких целей, как пуск и остановка технологического процесса, поддержание какого – либо параметра процесса на заданном уровне, изменение параметра процесса по заданной программе.
Управление может быть ручным и автоматическим.
Сочетание объекта управления и управляющего устройства образуют систему автоматического управления (САУ). Системы автоматического управления могут быть разомкнутыми и замкнутыми. Замкнутые системы, которые предназначены для поддержания параметра в заданных пределах или изменения его по заранее заданной программе, называются системами автоматического регулирования (САР). Функциональной схемой САР называется такая, в которой каждому функциональному элементу реальной системы соответствует определённое изображение. САР в общем случае содержит объект регулирования, чувствительный элемент, элемент сравнения и регулирующий орган.
Комплекс требований, определяющий характер поведения системы в переходном и установившемся режиме под влиянием различных воздействий, объединяется понятием качества процесса автоматического регулирования.
Показателями качества являются: время регулирования, максимальное относительное отклонение, колебательность и степень затухания.
Вопросы для самоконтроля.
1.Виды воздействий на систему.
2.Перечислите разновидности обратных связей.
3.Дайте определение разомкнутой и замкнутой САУ.
4.Назовите основные элементы САР.
5.Чем отличаются системы прямого и непрямого действия?
6.Какие требования предъявляются к САР?
Литература: (1, стр.151 – 159).
Тема 2.2 Динамические звенья САР.
Студент должен:
иметь представление:
- о законах регулирования;
знать:
- методы исследования динамического режима;
уметь:
- выполнять исследование динамического режима систем автоматического регулирования.
Понятие динамического звена САР. Передаточные функции, временные и частотные характеристики типовых динамических звеньев: усилительного, интегрирующего, дифференцирующего, апериодического, колебательного и звена запаздывания. Соединение типовых динамических звеньев.
Методические указания.
В теории автоматического регулирования изучение динамических свойств систем осуществляется с помощью типовых динамических звеньев, т.к. элементы систем автоматического регулирования, имеющие различную конструкцию и принцип действия, использующие разные виды энергии и выполняющие разные функции, описываются одинаковыми дифференциальными уравнениями, т.е. обладают аналогичными динамическими свойствами.
Различают следующие динамические звенья САР.
Усилительное звено. Под усилительным звеном понимают устройства, в которых полностью отсутствует запаздывание и в любой момент времени выходная величина воспроизводит входную, изменённую в k раз.
Уравнение усилительного звена в общем виде:
y(t) = kx(t)
где k – коэффициент передачи или коэффициент усиления звена.
Звено запаздывания. Звеном с постоянным запаздыванием называются такие устройства, у которых выходная величина воспроизводит без искажения все изменения входной величины с некоторым постоянным запаздыванием τ.
Уравнение звена запаздывания:
y(t) = x(t- τ).
Апериодическое звено. К апериодическим звеньям относятся такие устройства, в которых при подаче на вход единичного воздействия выходная величина изменяется монотонно, достигая некоторого установившегося значения.
Уравнение апериодического звена:
T 
+ y(t) = kx(t)
Колебательное звено. Под колебательным звеном понимают такие устройства, в которых выходная величина после подачи на вход единичного воздействия стремится к установившемуся значению, совершая колебания.
Уравнение колебательного звена:
T02 
+ T1 
+y(t) = kx(t)
Интегрирующее звено. Под интегрирующим звеном понимают такие устройства, у которых скорость изменения выходной величины пропорциональна входной величине.
Уравнение интегрирующего звена:
= kx(t)где k – коэффициент передачи звена (коэффициент усиления по скорости).
Идеальное дифференцирующее звено. Идеальным дифференцирующим звеном являются такие устройства, у которых выходная величина пропорциональна скорости изменения входной величины.
Уравнение идеального дифференцирующего звена:
y(t) = k 
Реальное дифференцирующее звено.
Уравнение реального дифференцирующего звена:
T + y(t) = kТ 
Решение дифференциального уравнения звена позволяет судить о качестве его функционирования. Расчёт звена сводится к определению временных и частотных характеристик.
Динамические свойства звена полностью определяет передаточная функция.
Передаточной функцией звена называется отношение изображения по Лапласу выходной величины к изображению по Лапласу входной величины.
Уравнение передаточной функции в общем виде:
W(p) = 
Где р =σ + jω комплексная переменная, называемая оператором.
Под временными характеристиками звена или системы понимают графическое изображение процесса изменения выходной величины в функции времени при переходе звена или системы из одного равновесного состояния в другое в результате поступления на вход системы некоторого типового воздействия. В качестве типового применяют единичное ступенчатое воздействие. Графическое изображение реакции системы на единичное ступенчатое воздействие называется переходной характеристикой.
Если на вход звена или системы подавать синусоидальные колебания с постоянными амплитудой и частотой, то после затухания переходных процессов на выходе также возникают синусоидальные колебания с той же частотой, но с другой амплитудой и сдвинутые по фазе относительно входных колебаний. Подавая на вход звена синусоидальные колебания, получают амплитудно – фазовую, амплитудно – частотную и фазо – частотную характеристики.
Отношение выходной величины звена к входной величине, выраженное в комплексной форме, называется амплитудно – фазовой характеристикой (АФХ).
W(jω) = U(ω) + jV(ω)
Где: U(ω) – вещественная (действительная) часть
jV(ω) – мнимая часть.
Зависимость отношения амплитуд входных и выходных колебаний от их частоты называется амплитудно – частотной характеристикой (АЧХ).