Реферат Курсовая Конспект
Автоматическое управление пуском и остановкой оборудования, коммутационные операции и т.д - раздел Философия, Введение &...
|
ВВЕДЕНИЕ
Теория автоматического регулирования – это наука о принципах построения автоматических систем и о закономерностях протекающих в них процессов. Основная задача этой науки состоит в построении оптимальных автоматических систем и в исследовании их статических и динамических режимов. При проектировании автоматических систем регулирования (САР) решается широкий спектр задач, таких как выбор рациональной структуры системы, определение оптимальных сочетаний параметров с учетом регулярных и случайных воздействий, оценка устойчивости и показателей качества процессов управления (точность, быстродействие, помехозащищенность и др.).
Современная энергетика не может успешно функционировать без использования автоматических систем так как, на них возложены важнейшие функции управления и защиты энергетических объектов:
– автоматическое управление пуском и остановкой оборудования, коммутационные операции и т.д.;
– автоматическое регулирование ходом непрерывно текущих технологических процессов;
– автоматическая защита объектов для обеспечения нормальной работы в особых режимах, например, аварийные режимы установок, нарушение норм технологического процесса и т.д.
Обычно различают четыре основные задачи автоматического регулирования.
П е р в а я з а д а ч а часто называется задачей стабилизации параметров. Примерами задач стабилизации могут служить регулирование напряжения в сетях энергосистем, в узлах нагрузок, на предприятиях; регулирование числа оборотов турбины; регулирование давления и температуры перегретого пара; регулирование уровня воды в барабане котла и множество других случаев.
В т о р а я з а д а ч а заключается в поддержании соответствия между переменными величинами. Эта задача называется задачей следящего регулирования. Например, регулирование соотношения “топливо- воздух” в процессе сжигания топлива или соотношения “расход пара - расход воды” при питании котлов водой.
Т р е т ь я з а д а ч а это задача программного регулирования, то есть поддержание регулируемой величины во времени по заданному закону. Типичным примером этого является регулирование температуры при термической обработке металла, например, при его закалке.
Ч е т в е р т а я з а д а ч а заключается в регулировании по алгоритму который обеспечивает оптимальное протекание регулируемого процесса (например, с наивысшим возможным коэффициентом полезного действия). Задачи этого типа решаются методами технической кибернетики. Примером может служить процесс сжигания топлива в топке парового котла с оптимальным избытком воздуха при всех нагрузках, то есть с максимальным к.п.д. действия топочного устройства.
ГЛАВА 1
Основные понятия и определения
СТАТИЧЕСКИЕ РЕЖИМЫ АВТОМАТИЧЕСКИХ СИСТЕМ
Если в системе никакие сигналы не изменяются во времени, то говорят о статике системы. Уравнения статики отражают связь между величинами и параметрами автоматической системы в установившихся состояниях. По уравнениям статики производится: расчет параметров настройки системы, определяются положения регулирующих органов, расходы энергии или вещества через систему, значения регулируемых величин, коэффициенты усиления и т. д. В разделе статики решаются также вопросы обеспечения статической точности регулирования и формирования статических характеристик систем.
Примеры статических и астатических систем
Как уже отмечалось, статизм автоматических систем определяется их внутренней структурой, поэтому попробуем разобраться в причинах, вызывающих эти свойства, и сделаем это на примерах систем стабилизации. В качестве объектов регулирования в этих системах использованы машины постоянного тока независимого возбуждения.
ДИНАМИЧЕСКИЕ ЗВЕНЬЯ
Частотные характеристики типовых звеньев
Безынерционное звено. В соответствии с передаточной функцией безынерционного звена
. (4.51)
АФХ строится на комплексной плоскости и для этого звена представляет собой точку на вещественной оси (рис. 4.11,а) которая отстоит от начала координат на расстоянии k. Вещественная и мнимая частотные характеристики звена рассчитываются по формулам
. (4.52)
и приведены на рис. 4.11,б.
Рис. 4.11. Амплитудно-фазовая (а), вещественная и мнимая (б)
Рис. 4.12. Амплитудно-фазовая (а), вещественная и мнимая (б)
Частотные характеристики апериодического звена
Колебательное звено. Уравнение АФХ колебательного звена получим по его передаточной функции (4.22), заменой р на jw
.
Как видно из рис.4.13, а АФХ звена располагается в двух квадрантах, при изменении w от 0 до ¥ вектор W(jw) поворачивается на угол . Вещественная и мнимая частотные характеристики (рис. 4.13,б), построены по уравнениям
;
.
Рис. 4.13. Амплитудно-фазовая (а), вещественная и мнимая (б)
Частотные характеристики колебательного звена
Реальное дифференцирующее звено без статизма. Уравнение АФХ этого звена имеет вид
,
И в показательной форме записывается следующим образом
.
Это уравнение окружности с центром, лежащим на вещественной оси на расстоянии от начала координат. При изменении w от 0 до ¥ вектор W(jw) поворачивается на угол (рис.4.14, а). Вещественная и мнимая частотные характеристики дифференцирующего звена приведены на рис. 4.14,б. Они построены по уравнениям:
; .
Рис. 4.14. Амплитудно-фазовая (а), вещественная и мнимая (б)
Частотные характеристики дифференцирующего звена
Идеальное интегрирующее звено. Для интегрирующего звена
.
Рис. 4.15. Амплитудно-фазовая (а), вещественная и мнимая (б)
Частотные характеристики интегрирующего звена
Запаздывающее звено. Уравнение АФХ запаздывающего звена в соответствии с его передаточной функцией имеет вид
.
График АФХ представляет окружность с центром в начале координат и радиусом k (рис. 4.16,а). Вещественная и мнимая частотные характеристики (рис. 4.17,б) построены по уравнениям .
Рис. 4.16. Амплитудно-фазовая (а), вещественная и мнимая (б)
Частотные характеристики запаздывающего звена
КАЧЕСТВО ПРОЦЕССОВ РЕГУЛИРОВАНИЯ
ПРИМЕР РАСЧЕТА АВТОМАТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ
Техническое задание (ТЗ)
Рассчитать систему автоматического регулирования частоты вращения вала с установкой в качестве объекта управления - двигателя постоянного тока независимого возбуждения (ДПТ). Автоматическая система должна иметь следующие технические характеристики:
1. Мощность системы на валу Рс = 2,5 кВт.
2. Максимальная скорость вращения nс= 2000 об/мин.
3. Статизм характеристики системы. Sxc= 0,005.
4. Напряжение задания максимальной скорости Uз = 15 В.
5. Момент инерции, приведенный к валу двигателя J = 10 Н∙м2.
Составление математических моделей САР
Общие замечания. Математические модели САР являются алгоритмической основой их проектирования. На их основе производится синтез систем, анализ их характеристик, расчет параметров настроек и т.д.
Процесс составления моделей можно разделить на два этапа: сначала пишут модель каждого элемента системы, затем составляется общая модель системы в соответствии со схемой прохождения в ней сигналов. Существует достаточно много форм записи линейных математических моделей, но наиболее распространенными из них является запись в виде систем уравнений, структурных схем и передаточных функций.
Оглавление
ГЛАВА 1. 4
1.1. Начальные сведения о системах автоматического регулирования. 4
1.2. Понятие о линейных, нелинейных и линеаризованных моделях. 6
1.3. Принципы автоматического управления. 9
1.4. Интегральные преобразования Лапласа. 10
ГЛАВА 2. 15
2.1. Понятие о структурной схеме. 15
2.2. Правила преобразования структурных схем.. 16
2.4. Передаточные функции структурной схемы.. 20
ГЛАВА 3. 22
3.1. Понятие о статических характеристиках. 22
3.2. Понятие о статическом и астатическом регулировании. 23
3.3. Примеры статических и астатических систем.. 24
3.3.1. Автоматические системы стабилизации напряжения. 24
3.3.2. Автоматические системы стабилизации частоты вращения вала. 27
ГЛАВА 4. 29
4.1. Понятие динамического звена. 29
4.2. Динамические характеристики звена. 30
4.3. Типовые динамические звенья. 35
4.3.1. Безынерционное звено. 36
4.3.2. Инерционное (апериодическое) звено первого порядка. 37
4.3.3. Инерционное звено второго порядка. 38
4.3.4. Интегрирующие звенья. 40
4.3.5. Дифференцирующие звенья. 43
4.3.6. Запаздывающее звено. 45
4.4. Частотные характеристики типовых звеньев. 46
4.5. Логарифмические частотные характеристики типовых звеньев. 49
ГЛАВА 5. 51
5.1. Общие замечания. 51
5.2. Определение начальных условий. 52
5.3. Способы записи математических моделей. 53
5.2. Примеры математических моделей элементов. 54
5.3. Пример построения математической модели. 61
5.4. Методы построения переходных процессов. 65
ГЛАВА 6. 68
6.1. Понятие устойчивости. 68
6.2. Устойчивость линейных систем.. 69
6.3. Методы определения устойчивости. 70
6.4. Критерии устойчивости. 71
6.5. Определение областей устойчивости. D – разбиение. 73
6.4. Структурная устойчивость автоматических систем.. 77
6.5. Запас устойчивости. 78
6.6. Об устойчивости нелинейных систем.. 79
ГЛАВА 7. 80
7.1. Показатели качества регулирования. 80
7.2. Косвенные методы оценки качества регулирования. 81
7.3. Точность автоматических систем.. 85
7.4. Астатизм автоматических систем.. 86
ГЛАВА 8. 90
8.1. Законы регулирования. 91
8.1. Коррекция характеристик АС.. 94
ГЛАВА 9. 98
9.1 Техническое задание (ТЗ. 100
9.2 Компановка функциональной схемы.. 100
9.3 Составление математических моделей САР. 103
9.3.1. Статическая модель САР. 103
9.3.1.1. Модель двигателя постоянного тока. 103
9.3.1.2. Модель регулятора скорости. 105
9.3.1.3. Модель преобразователя напряжения. 105
9.3.1.4. Модель тахогенератора. 106
9.3.1.5. Модель САР. 106
9.3.1.6. Расчет параметров настройки. 107
9.3.2. Динамическая модель САР. 108
9.3.2.1. Модель ДПТ.. 108
9.3.2.2. Модель П-регулятора скорости. 109
9.3.2.3. Модель преобразователя напряжения. 110
9.3.2.4. Модель тахогенератора. 110
9.3.2.5. Модель САР. 110
9.3.3. Анализ динамики САР. 111
9.3.3.1. Динамические характеристики САР. 111
9.3.3.2. Характеристическое уравнение САР. 112
9.3.3.3. Проверка системы на устойчивость. 113
9.3.3.4. Построение переходных характеристик САР. 113
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК.. 116
– Конец работы –
Используемые теги: Автоматическое, управление, пуском, остановкой, оборудования, коммутационные, операции0.099
Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Автоматическое управление пуском и остановкой оборудования, коммутационные операции и т.д
Если этот материал оказался полезным для Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:
Твитнуть |
Новости и инфо для студентов