Основи автоматики і автоматизації теплогенеруючих об’єктів
Основи автоматики і автоматизації теплогенеруючих об’єктів
Конспект лекцій
АВТО – ( з грецької - autos ) – сам;
АВТОМАТ – (з грецької - automatos) – самодіючий.
1.2.Автоматика – це ділянка науки і техніки яка займається теорією та принципами побудови систем керування без участі…
2.1. Часткова – автоматизовані основні виробничі процеси. Завдання керування на цьому ступені автоматизації зводиться до стабілізації заданих… (Локальний – місцевий; той, що не виходить за певні межі; обмежений рамками… 2.2. Комплексна – повністю автоматизований процес керування, ручне керування залишається лише для запуску та зупинки…
5.1. Залежно від принципу, на якому базується робота системи, розрізняють регулювання за відхиленням, за збуренням та одночасно за відхиленням і за… 5.1.1. Як і будь-яка система керування, САР складається з об’єкту регулювання…
5.4.2.2. В релейних САР квантування сигналу здійснюється за рівнем. .
5.4.2.3. В релейно-імпульсних САР квантування сигналу здійснюється і в часі, і за рівнем.
Перехідний процес в замкненій системі називають процесом автоматичного регулювання. Звичайно в теорії автоматичного регулювання властивості окремих… Перехідні процеси, які після припинення дії збурення завершуються новим станом… Перехідний процес може відбуватись по різному, залежно від того, яку стійкість, якість і точність забезпечує САР. Так,…
7.1.1. Математична залежність вихідної величини Y ланки або системи в рівноважному стані від її вхідної величини Х називається статичною…
В більшості реальних систем є т. з. лінійна характеристика з «насиченням» (лінійність зберігається лише в певних межах…
Диференційне рівняння 1-го порядку має вигляд:
; (2)
Або при спрощеному записі:
(4)
Де є символом диференціювання.
Математична операція перемножування змінної на буде означати її диференціювання, а ділення – операцію зворотну…
7.2.3.1. Перехідною характеристикою (кривою розгону) ланки (системи) називають залежність зміни вихідної величини Y від часу t , тобто Y = f (t) при…
Приклад: Розв’язком диференційного рівняння 1-го порядку (5)
,
де амплітуда коливань вхідного сигналу;
ω = 2π/Т – його кутова частота ( рад/с ), Т – період коливань ( с або хв. ).
Розглянемо типові елементарні ланки, з яких складаються складні системи регулювання.
Часова перехідна характеристика ланки має вигляд:
Прикладом такої ланки є важіль з різними плечами:
d Y / dX = Kі ,
де Кі – коефіцієнт пропорційності, підсилення чи передавання інтегруючої… Звідси .
Динамічні властивості аперіодичної ланки 1-го порядку описуються сталою часу Т… Прикладом такої ланки може бути бак з вільним зливанням води через засувку.
Витрата Qв…
Підставляючи значення струму І в початкове рівняння, отримуємо:
Позначимо СR = Т1 ; LC = Т22, тоді
Транспортне запізнення зумовлене часом, необхідним для переміщення речовини з місця подання збурення на вході до місця вимірювання вихідної…
Для зазначених випадків величина транспортного запізнення τтр визначається, як відношення довжини Ɩ конвеєра…
Y = K .
На практиці застосовуються реальні диференційні ланки, які описуються… K , де
З’єднання ланок.
Всі складні комбінації промислових САР утворюються з допомогою лише трьох типів зєднань: паралельного, послідовного та зустрічно – паралельного. При визначенні сумарних або результуючих характеристик складних динамічних систем застосовується принцип суперпозиції або накладання (алгебраїчної суми). При цьому найбільш зручно користуватися операторною та векторною (частотною) формами подання динамічних властивостей ланок.
Тоді передавальна функція такої системи:
Результуючий вектор Wр визначається за правилом складання векторів при певній…
Для даної системи:
Тоді і передавальна функція
1. Обєкт регулювання з передавальною
функцією WО ;
2. Регулятор з передавальною функцією WР ;
ХР = f (Y) або ХР (t) = f [Y (t)].
Залежно від вигляду функції f регулятори поділяються на:
1. Позиційні регулятори.
Більшість позиційних регуляторів мають зону Δ нечутливості і їх робота полягає в тому, що регулюючий пристрій (регулятор) подає сигнали на… В позиційних регуляторах, які мають зону Δ нечутливості, зв'язок між…
Таким чином, в пропорційних регуляторах реалізується закон регулювання, при якому вихідна величена регулятора ХР пропорційна до вхідної величини Y
… Хр = Кр * Y ,
де Кр - коефіцієнт пропорційності, який ще називають коефіцієнтом підсилення, передавання або перетворення. Статична…
де Кί – коефіцієнт пропорційності або передавання інтегрального регулятора.
Таким чином, вихідна величина Xр інтегрального регулятора, як функція часу t,… Xр (t) = (1/Tр) * ∫ Υ dτ,
В цих регуляторах поєднуються швидкість реакції на збурення пропорційного регулятора і точність відпрацювання завдання інтегрального регулятора.
Пропорційно-інтегральний закон регулювання описується залежністю такого… Xр = Κр Υ+ ( Κр/ Tі) * ∫ Υdτ ,
Хр = Кр Y + Kд Тд ,
де, крім відомих, Kд - коефіцієнт пропорційності диференційної складової,
Тд - стала часу диференціювання.
В ПІД-регуляторах регулююча дія Хр здійснюється відповідно до такої математичної залежності:
Хр = Кр Y + (Κр/ Tі) * ∫ Υ (t) dt + Kд Тд .
Параметрами настроювання параметри ПІД-регуляторів є: Кр – коефіцієнт підсилення пропорційної складової, Ті - стала…
Принцип дії програмних пристроїв полягає в постійному автоматичному слідкуванні чутливого елементу за зміною задаючої дії на певному носії… Для прикладу розглянемо спрощену принципову схему програмного задаючого…
До основних рівнянь, які відтворюють закони термодинаміки і описують процеси тепло- і масообміну в тепломасообмінниках, належать такі рівняння:… В реальних умовах завжди є коливання потоків енергії та речовини, але, якщо ці… Теплові об’єкти є термодинамічними системами, які можна подати в вигляді пристрою з декількома вхідними та вихідними…
Об’єкти зі зосередженими параметрами діляться на прості і складні.
Прості об’єкти описуються диференційними рівняннями не вище, ніж другого…
І ті, і другі об’єкти можуть бути лінійні та нелінійні і можуть мати постійні або змінні параметри в часі і від навантаження.
· Самовирівнювання,
· Інерційність,
· Запізнення.
Регулюючі органи бувають трьох типів: дросельні, об’ємного і швидкісного типів
8.1. Дросельні регулюючі органи змінюють витрату речовини з допомогою зміни… Розрізняють такі дросельні регулюючі органи: клапани, заслінки, шибери крани.
величину прохідного перерізу заслінки. При куті повернення φ = 90 О заслінка повністю відкрита, а при куті повернення φ = 0 О прохідний… Застосовуються також багатолопасні або багатовісьні заслінки, коли в каналі… Залежно від конфігурації зазначеного каналу бувають заслінки з дисками (затворами) круглої або прямокутної…
Застосовуються шибери з полотнами 1 (затворами) прямокутної і напівкруглої форми, залежно від форми каналів 2, в яких вони здійснюють регулювання… Можливі конструктивні варіанти шиберів подані на рисунку:
Регулюючі крани.
В регулюючих кранах прохідний переріз для протікання речовини в трубопроводі, як і в заслінках, змінюється повертанням затвору з отвором циліндричної форми відносно корпусу крана на кут δ.
Регулюючі органи об’ємного типу.
Регулюючі органиоб’ємного типу здійснюють регулювання витрати сипкої речовини з допомогою зміни її об’єму.
|
| Прикладом регулюючого органуоб’ємного типу можуть бути конвеєрні живильники зі сталою швидкістю ω = const руху стрічки. Зміна кількості речовини на стрічці здійснюється з допомогою повернення на кут φ пластини, наприклад ножа живильника сирого вугілля.
|
Регулюючі органишвидкісного типу.
Регулюючі органи швидкісного типу забезпечують потрібну продуктивність транспортного конвеєрного пристрою з допомогою зміни швидкості ω = var руху його стрічки.
Діапазон регулювання R – це відношення максимальної витрати середовища до мінімальної, яке відповідає переміщенню регулюючого органу з одного… Робоча характеристика – це залежність витрати середовища Q від положення… Під пропускною здатністю Kv (м3/год) регулюючого органу розуміють витрату рідини в м3/год густиною 1000 кг/м3, яка…
Керування МЭОК здійснюється з допомогою магнітного контактний пускача ПМРТ-69, а керування МЭОБ – з допомогою безконтактного тиристорного пускача з… Основною частиною виконавчого механізму є сервопривід. Це трифазний… Для керування сервоприводами можуть застосовуватися колонки дистанційного керування типу КДУ, споряджені давачем…
На практиці найчастіше потрібна точність роботи забезпечується з допомогою підвищення чутливості регулятора до відхилень регульованої величини. Але… Під стійкістю розуміють властивість САР самостійно повертатися до стану… Отже, про стійкість систем або ланок можна робити висновок за їх імпульсними характеристиками, тобто за реакціями…
a) Кореневий – визначається знаком дійсної частини коренів характеристичного… б)Алгебраїчний – визначається коефіцієнтами характеристичного рівняння системи:
де - регульована величина;
n – порядок старшої похідної;
ɑn, ɑn-1, ………, ɑ1, ɑ0 - сталі коефіцієнти.
Знаки коренів характеристичного рівняння пов’язані з його коефіцієнтами
ɑn, ɑn-1, ………, ɑ1, ɑ0 , які мають сталі значення.
В алгебраїчному критерії аналізуються коефіцієнти характеристичного рівняння. Так, САР будуть стійкими, якщо в…
Частотний критерій Михайлова.
Замкнена САР буде стійкою, якщо годограф вектора її характеристичного рівняння n-го ступеня WЗС (ίω) зі зростанням ω від 0 до ∞ проходить послідовно через n квадрантів комплексної площини, обертаючись в додатному напрямку.
Приклад для системи 4-го ступеня поданий на рисунку:
стійка на межі стійкості нестійка
Приклади АФХ, які пояснюють даний критерій стійкості подані на рисунку:
Показники якості і типові перехідні процеси.
1. Динамічна похибка регулювання Yдин – максимальне відхилення (перша амплітуда) регульованої величини від заданого значення.
2. Час регулювання tp – це час впродовж якого, починаючи з моменту збурення,… 3. Перерегулювання перехідного процесу φ – це виражене у відсотках відношення другої Y2 і першої Y1 амплітуд…
· динамічних характеристик об’єктів регулювання;
· характеру і величини збурень на зазначені об’єкти;
· закону регулювання автоматичного регулятора;