
- •Технічний коледж
- •1. Опис предмета навчальної дисципліни
- •Характеристика предмета навчальної дисципліни
- •2. Зміст дисципліни
- •2.1. Лекційні заняття
- •3. Структура залікового кредиту дисципліни
- •4. Практичні заняття
- •5. Лабораторні заняття
- •1.1 Поняття про автоматику та автоматизацію
- •Основні етапи розвитку автоматики
- •1.2 Основні поняття про автоматизацію керування виробництвом та технологічними процесами. Засоби та методи керування виробництвом
- •1.3 Класифікація технологічних процесів
- •1.4 Види параметрів керування.
- •1.5 Вимоги до об’єктів керування
- •1.6 Види і рівні автоматизації
- •1.7 Економічні аспекти автоматизації
- •Класифікація засобів автоматизації
- •2.2 Основні функції автоматизації
- •2.3 Класифікація систем автоматизації
- •3.1 Розрахунок одноконтурних систем регулювання
- •3.2 Аср стабілізації витрат матеріальних і енергетичних потоків
- •3.3 Аср стабілізації рівня рідини в ємності
- •3.4 Аср стабілізації тиску газу в резервуарі
- •Аср стабілізації температури теплообмінника
- •Аср стабілізації концентрації речовин
- •Тема №4 багатоконтурні системи регулювання
- •4.1 Комбіновані аср
- •4.1.1 Умови інваріантності
- •4.1.2 Умови фізичної реалізованості інваріантних аср
- •4.1.3 Технічна реалізація інваріантних аср
- •4.2 Каскадні системи регулювання
- •4.3 Системи регулювання з додатковим імпульсом за похідною з проміжної точки
- •4.4 Взаємопов’язані системи регулювання
- •4.4.1 Аср непов’язаного регулювання
- •4.4.2 Аср пов’язаного регулювання
- •4.5 Системи регулювання співвідношення потоків
- •4.6 Адаптивні та екстримальні системи регулювання
- •4.6.1 Адаптивні системи регулювання (аср)
- •4.6.2 Системи екстремального регулювання (еср)
- •Тема №5 синтез систем регулювання
- •5.1 Вибір структури й оцінка параметрів систем регулювання
- •5.2 Вибір закону регулювання регулятора
- •5.3 Розрахунок настроювань регуляторів
- •Автоматизаціія типових технологічних процесів Тема №6 автоматизація теплових процесів
- •6.1 Автоматизація теплових процесів
- •6.1.1 Автоматизація теплообмінників
- •6.1.2 Одноконтурне регулювання.
- •6.1.3 Каскадне регулювання.
- •6.1.4 Комбіноване регулювання.
- •6.2 Автоматизація печей і топок
- •6.3 Автоматизація процесів випарювання
- •6.4 Автоматизація процесу кристалізації
- •Основні принципи керування процесом кристалізації
- •6.4.2 Регулювання концентрації кристалів в суспензії
- •6.4.3 Регулювання кристалізатора з мішалкою
- •6.4.4 Регулювання кристалізатора випарного типу
- •Тема №7 автоматизація масообмінних процесів
- •7.1 Автоматизація процесів ректифікації
- •7.1.1 Одноконтурного регулювання ректифікаційною колоною
- •7.1.2 Регулювання концентрацією цільового продукту в кубовій рідині
- •7.1.3 Регулювання концентрацією в кубі колони за різницею температур кипіння свіжого розчину та еталонної рідини
- •7.1.4 Регулювання процесом ректифікації за допомогою систем співвідношення
- •7.1.5 Перехресне регулювання температури та рівня в кубовій частині колони
- •7.1.6 Регулювання концентрації основної речовини в закріплюючій частині колони
- •7.1.7 Регулювання тиску в колоні
- •7.1.8 Регулювання ентальпії свіжого розчину
- •7.1.9 Регулювання процесу відбору проміжної фракції
- •7.1.10 Автоматичний контроль, сигналізація та системи захисту
- •7.2 Автоматизація процесів абсорбції
- •7.3 Автоматизація процесів адсорбції
- •7.4 Автоматизація процесів сушіння
- •7.4.1 Регулювання барабанного прямоточного сушильного агрегату
- •7.4.2 Регулювання протиточного сушильного апарата
- •Тема №8 автоматизація механічних процесів
- •8.1 Автоматизація транспортування твердих матеріалів
- •8.1.1 Загальні відомості. Типова схема автоматизації
- •8.1.2 Цілі керування процесом транспортування
- •8.1.3 Внесення регулюючих впливів шляхом зміни швидкості транспортера
- •8.1.4 Системи автоматичного керування транспортерами
- •8.2 Автоматизація процесів подрібнення твердих матеріалів.
- •8.2.1 Загальні відомості
- •8.2.2 Регулювання барабанних млинів мокрого помолу
- •8.2.3 Регулювання об’єму матеріалу шляхом зміни витрати сировини
- •8.2.4 Регулювання млинів, які працюють по замкненому циклу
- •8.2.5 Регулювання щокових подрібнювачів
- •8.3 Автоматизація процесів дозування та змішування твердих матеріалів
- •8.3.1 Загальні відомості. Фізичні основи процесу
- •8.3.2 Регулювання дозатора з стрічковим транспортером та регуляторами прямої дії
- •8.3.3 Регулювання дозатора з стрічковим транспортером за допомогою двоконтурної системи
- •8.3.4 Регулювання дозаторів з розділеним потоком дозує мого матеріалу
- •Тема №9 автоматизація гідромеханічних процесів
- •9.1 Автоматизація реакторів. Автоматизація процесу змішування рідин
- •9.1.1 Загальні відомості
- •9.1.2 Регулювання реакторів безперервної дії.
- •9.1.3 Регулювання реакторів напівбезперервної дії
- •9.1.4 Регулювання реакторів періодичної дії
- •9.1.5 Регулювання трубчастими реакторами
- •9.2 Автоматизація процесів переміщення рідин
- •9.2.1 Типове рішення автоматизації
- •9.2.2 Регулювання при різних цілях управління
- •9.2.3 Регулювання методом дроселювання потоку в байпасному трубопроводі
- •9.2.4 Регулювання зміною числа обертів валу насоса
- •9.3 Автоматизація процесів відстоювання
- •9.3.2 Регулювання зміни витрати суспензії
- •9.3.3 Регулювання густини згущеної суспензії
- •9.3.4 Регулювання подачі коагулянту
- •9.3.5 Регулювання режиму роботи гребкового механізму
- •9.3.6 Управління процесом протиточного відстоювання
- •9.3.7 Управління відстійником періодичної дії
- •9.4 Автоматизація процесів фільтрування
- •9.4.1 Автоматизація процесу фільтрування рідких неоднорідних систем
- •9.4.2 Регулювання товщини осаду
- •9.4.3 Управління фільтрувальними відділами
- •9.4.4 Фільтрування газових систем
- •9.4.5 Регулювання по чіткій часовій програмі
- •9.5 Автоматизація процесу центрифугування рідких систем
- •9.5.1 Типове рішення автоматизації
- •9.5.2 Регулювання відстійних центрифуг
- •9.5.3 Управління центрифугами періодичної дії
- •9.5.4 Регулювання швидкості обертання центрифуг періодичної дії
- •9.6 Автоматизація процесів очистки газів
- •9.6.1 Мокра очистка газів
- •9.6.2 Електрична очистка газів
- •9.7 Автоматизація процесів очистки стічних вод
- •9.7.1 Загальні відомості
- •9.7.2 Біохімічна очистка.
- •Практична робота №1
- •Теоретичні відомості
- •Практичне заняття
- •Практичне заняття
- •Розподіл балів, що присвоюються студентам.
- •Питання винесені на іспит
- •Література.
5.3 Розрахунок настроювань регуляторів
При визначенні настроювань регуляторів показником оптимальності системи регулювання звичайно беруть інтегральний критерій якості при дії на об'єкт найсильнішого збурення з урахуванням додаткового обмеження на запас стійкості системи. У практичних розрахунках запас стійкості зручно характеризувати показником коливальності системи.
Під оптимальними розуміють настроювання регуляторів, які забезпечують заданий ступінь коливальності т процесу регулювання при мінімумі інтегрального квадратичного критерію.
Серед інженерних методів розрахунку настроювань регуляторів найпоширенішими є експериментальні за кривими розгону, метод незагасаючих коливань (метод Нікольса - Ціглера) і метод розширених частотних характеристик (РЧХ).
y
K0X
t
0
τ T0
Рис. 5.3. Крива розгону об’єкта
У цьому разі об’єкт ідентифікується першим порядком, який має сталу часу T0,
час чистого запізнення τ і коефіцієнт передачі по досліджуваному каналу К0. Причому дослідження виконують за всіма ймовірними каналами регулювання і вибирають той, який має найбільший коефіцієнт передачі. Оптимальні настроювання регулятора (ОНР) знаходять за такими формулами:
коефіцієнт підсилення регулятора
;
час інтегрування Ті =2τ;
час диференціювання
Метод за швидкістю перехідного процесу не потребує визначення сталої часу об’єкта. На кривій розгону (див. рис. 5.4.) міститься точка максимальної динамічної чутливості і на дотичній до цієї точки будується прямокутний трикутник.
y
Δt
а
Δy
0
t
τ
Рис. 5.4. Крива розгону об’єкта
Використовуючи
і
час запізнення τ,
визначають параметри
настроювання регулятора за формулами,
наведеними в таблиці.
Таблиця 5.1
Параметри настроювань регуляторів
Регулятор |
Оптимальні настроювання |
||
К |
Т |
|
|
П |
|
- |
- |
ПІ |
1,2 |
2τ |
- |
ПІД |
0,83 |
2τ |
|
Метод незгасаючих коливань. Як відомо автоматична система регулювання розміщується на межі стійкості, тобто має коливання вихідного з однаковими амплітудою і частотою, якщо характеристичне рівняння такої системи дорівнює нулю. Отже, для одноконтурної АСР маємо
/5.4/
або
/5.5/
Рівняння /5.4. / виконується тоді, коли
/5.6/
Вважатимемо, що регулятор грунтується на П-законі регулювання, передаточна функція якого
/5.7/
з урахуванням /5.7./ система рівнянь /5.6./набуває такого вигляду
;
/5.8/
/5.9/
Із рівняння /5.9./ знаходимо
критичну частоту коливань
.
Підставивши цю частоту в рівняння АЧХ,
дістанемо критичний коефіцієнт підсилення
регулятора Kpкр.
За ωкр
і Kpкр
розраховують ОНР за формулами, наведеними
в табл. 5.2.
Таблиця 5.2
Регулятор |
Оптимальні настроювання |
||
Kp |
Ti |
Tд |
|
П |
0,5Kpкр |
- |
- |
ПІ |
0,45 Kpкр |
11,63/ Kpкр ωкр |
- |
ПІД |
0,6 Kpкр |
5,21/Kpкр ωкр |
0,47Kpкр/ ωкр |
Розраховані за табл. 5.2 настроювання регулятора забезпечують ступінь загасання ψ0,8…0,9.
Зазначимо, що фазочастотну характеристику (ФЧХ) еквівалентного об’єкта керування (для визначення ωкр) доцільно подавати у вигляді
во(ω)=- ωτ3+2(ω)+ 3(ω)+ 4(ω)+ 5(ω) /5.10/
У цьому разі навіть при τ3=0 завжди можна визначити критичну частоту ωкр.
Контрольні запитання:
З чого починають побудовуа АСР?
Що являє собою статична характеристика об’єкта?
Як здійснюється вибір закону регулювання регулятора?
Що розуміють під оптимальними настроювання регуляторів?
Які є методи розрахунку настроювань регуляторів?
Який найзручніший із методів розрахунку і за якими формулами здійснюється розрахунок?