- •Ответы на вопросы второго коллоквиума по дисциплине «Системы управления»
- •Необходимость и значение автоматизации производства в химической промышленности
- •Технологический объект управления, его входные и выходные величины
- •Понятие о нормальном технологическом режиме
- •Задачи управления
- •Системы автоматизации
- •Местный контроль и ручное управление
- •Дистанционный контроль
- •Системы автоматического регулирования (аср)
- •Структурная схема аср
- •Характеристика отдельных элементов
- •Понятие об объектах регулирования (ор)
- •Объекты с сосредоточенными и распределенными параметрами
- •Управляемые и управляющие величины объектов
- •Статические и динамические режимы ор
- •Уравнения статики и динамики; статические и динамические характеристики
- •Линеаризация нелинейных характеристик
- •Чувствительность информационных каналов ор
- •Задачи, решаемые с использованием статических и динамических характеристик
- •Самовыравнивание как свойство объектов регулирования
- •Степень самовыравнивания. Ее влияние на вид динамической характеристики объекта
- •Устойчивые и нейтральные объекты
- •Емкость как свойство ор и характеристика инерционных свойств ор
- •Время разгона
- •Влияние емкости на вид динамической характеристики ор Одно-, двух- и многоемкостные объекты
- •Запаздывание как свойство ор. Время запаздывания
- •У равнения динамики и динамические характеристики устойчивых и нейтральных объектов с запаздыванием
- •Уравнения динамики и динамические характеристики объектов регулирования 1-го и 2-го порядка
- •Связь между структурой уравнения динамики объекта и его свойствами. Пример
- •Аналитическое определение свойств ор
- •Состав математической модели ор
- •Модели статики и динамики
- •Последовательность составления уравнений динамики ор
- •Составление уравнения динамики и нахождение динамической характеристики гидравлического резервуара со свободным сливом жидкости
- •Составление уравнения динамики и нахождение динамической характеристики гидравлического резервуара, жидкость из которого откачивается центробежным насосом
- •Экспериментальное определение свойств ор
- •Пример определения свойств объекта по кривой разгона
- •Аппроксимация объектов второго порядка
- •Автоматические регуляторы (ар). Определение
- •Структурная схема
- •Классификация ар по наличию и виду подводимой энергии, регулируемой величине, характеру действия, характеру регулирующего воздействия, закону регулирования
- •Позиционные регуляторы. Их особенности
- •Статическая и динамическая характеристики
- •Переходный процесс и критерии качества регулирования в системах с позиционными регуляторами
- •Работа пи-регулятора в замкнутом контуре
- •Работа пид-регуляторов в замкнутом контуре
- •Преимущества и недостатки, область применения
- •Исполнительные устройства
- •Исполнительные механизмы и регулирующие органы. Их виды
- •Составление уравнения динамики и нахождение переходной характеристики аср, состоящей из устойчивого объекта регулирования 1-го порядка без запаздывания и п-регулятора
- •Составление уравнения динамики и нахождение переходной характеристики аср, состоящей из устойчивого объекта регулирования 1-го порядка без запаздывания и пд-регулятора
- •Составление уравнения динамики и нахождение переходной характеристики аср, состоящей из устойчивого объекта регулирования 1-го порядка без запаздывания и пи-регулятора
- •Типовые динамические звенья
- •Уравнения динамики, переходные характеристики, передаточные функции звеньев
- •Изображение приборов и средств автоматизации на функциональных схемах.
- •Основные условные обозначения
- •Регулируемые величины и функциональные признаки приборов
- •Примеры
- •Развернутый и упрощенный варианты построения условных графических обозначений систем регулирования
- •Автоматизация центробежных и поршневых насосов и компрессоров
- •Цель автоматизации насосов
- •Составить и обосновать схему регулирования указанных объектов управления
- •Цель автоматизации компрессоров
- •Составить и обосновать схему регулирования указанных объектов управления
- •29 Автоматизация теплообменников смешения и поверхностных теплообменников
- •Технологический объект управления – выпарная установка. Сформулировать цель автоматизации
- •Составить и обосновать схему регулирования основных технологических переменных, используя одноконтурные аср.
- •Технологический объект управления – барабанная прямоточная сушилка, в которой сушильным агентом являются топочные газы
- •Сформулировать цель автоматизации
- •Составить и обосновать схему регулирования основных технологических переменных, используя одноконтурные аср
- •Технологический объект управления – ректификационная установка
- •Составить и обосновать схему регулирования основных технологических переменных, если целевым продуктом является дистиллят, используя одноконтурные аср
- •Технологический объект управления – ректификационная установка
- •Составить и обосновать схему регулирования основных технологических переменных, если целевым продуктом является кубовая жидкость, используя одноконтурные аср
- •Технологический объект управления – абсорбционная установка
- •Составить и обосновать схему регулирования основных технологических переменных, если целевым продуктом является обедненный газ, используя одноконтурные аср
- •Технологический объект управления – абсорбционная установка
- •Составить и обосновать схему регулирования основных технологических переменных, если целевым продуктом является насыщенный абсорбент, используя одноконтурные аср
Управляемые и управляющие величины объектов
Объект |
Основная управляемая величина |
Вспомогательная (промежуточная) управляемая величина |
Управляющая величина |
Теплообменник |
Тж на входе |
- |
Расход пара |
Сушильный аппарат |
Конечная влажность материала |
Тматериала в аппарате |
Расход сушильного агента |
Ректификационная колонна |
Концентрация дистиллята |
Тна контрольной тарелке |
Расход флегмы |
Абсорбер |
Состав обедненного газа |
- |
Расход абсорбента |
Статические и динамические режимы ор
В промышленных условиях ОР могут находиться в равновесных (статических) и неравновесных (динамических) состояниях. Равновесные состояния характеризуются постоянством во времени входных, промежуточных и выходных величин. При эксплуатации объектов химической технологии равновесные состояния систем нарушаются в результате действия различных возмущений, при этом входные, промежуточные и выходные величины ОР изменяются во времени; такое их состояние называют неравновесным.
Уравнения статики и динамики; статические и динамические характеристики
Поведение ОР в установившемся состоянии определяется уравнениями статики, или статическими характеристиками. Под статической характеристикой понимают зависимость между входной xвх и выходной xвых величинами ОР в равновесном состоянии
xвых = f(xвх).
Обычно уравнения статики являются алгебраическими.
x = f(z, u)
Поведение ОР в неравновесном состоянии или в переходном процессе описывается уравнениями динамики. В общем виде уравнение динамики или динамическая характеристика ОР с входной xвх и выходной xвых величинами представляет собой зависимость типа
xвых = f(xвх, t),
которая, как правило, представляет собой дифференциальное уравнение. Прохождение сигнала по каналам ОР характеризуется своими уравнениями статики и динамики.
Количество статических характеристик соответствует количеству информационных каналов.
Количество уравнений статики соответствует количеству выходных величин ОР.
x
1
= f(z1,
z2,
u1,
u2)
x2 = f(z1, z2, u2)
x1 = f(z1)
x1 = f(z2)
x1 = f(u1)
x1 = f(u2)
x2 = f(z1)
x2 = f(z2)
x2 = f(u2)
Статическая характеристика объекта может быть задана в виде таблицы, графика, уравнения; она может быть линейной и нелинейной.
Линеаризация нелинейных характеристик
Поведение ОР обычно описывается нелинейными уравнениями. Решение таких уравнений довольно сложно. Поэтому применяют линеаризацию уравнений: нелинейные уравнения заменяют приближенными линейными.
Н
епрерывно
дифференцируемую нелинейную характеристику
можно линеаризовать, например, по методу
малых отклонений. Для этого функцию
разлагают в ряд Тейлора в окрестности
точки, соответствующей нормальному
(заданному) режиму работы системы ,в
данном случае это точка А с координатами
L0
и Fр0
(рис.I-3).
Чувствительность информационных каналов ор
Чем выше чувствительность информационного канала, тем сильнее входная величина зависит от входной.
