Федеральное агентство по образованию

ФГАОУ ВПО “Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н.Ельцина”

Кафедра теплофизики и информатики в металлургии

Расчетно-графическая работа Расчет и проектирование системы автоматического регулирования

Вариант 23

Студент Чистяков К.А.

Группа Х-56071

Преподаватель Матюхин В.И.

Екатеринбург

2010

Содержание

Введение 3

1 Исходные данные 4

2 Расчет системы автоматического управления 5

2.1 Выбор регулятора по методу А.П.Копеловича 5

2.2 Определение параметров настройки регулятора 6

2.3 Анализ работы системы с ПИ-регулятором 6

3. Анализ частотных характеристик проектируемой системы 10

4. Оценка качества регулирования 11

5. Построение переходного процесса 11

6. Комплектование системы автоматического регулирования 15

Вывод 17

Библиографический список 18

Введение

Развитие автоматизации химической промышленности связано с возрастающей интенсификацией технологических процессов и ростом производств, использованием агрегатов большой мощности, усложнением технологических схем, предъявлением повышенных требований к получаемым продуктам.

При автоматизации химико-технологических процессов и производств технологическое оборудование оснащается приборами, регуляторами, управляющими машинами и другими устройствами. Для этого тщательно изучается технологический процесс, выявляются величины, влияющие на его протекание, находятся взаимосвязи между ними. В соответствии с заданной целью составляется схема регулирования или управления технологическим процессом.

Для каждого конкретного случая, для конкретных условий и требований, предъявляемых к функциям и точности средств измерения, выбирается свой метод и свои средства измерения.

Цель работы: рассчитать систему автоматического регулирования поддержания расхода кислорода в печи.

1 Исходные данные

Таблица 1 – Исходные данные.

№ Вар	Регулируемая величина Х, единица измерения и предельное значение	Параметры модели объекта			Предельное значение показателей регулирования				Возму щение
		Коб	Тоб	τоб	Х1	∆Хст	τр	η	∆Z
17	Расход кислорода на печи F=600 м3 /ч	120	0,3	0,15	350	80	3,4	10	4

К_об – коэффициент передачи объекта;

Т_об – постоянная времени объекта, с;

τ_об – время чистого запаздывания объекта, с;

Х₁ – максимальное динамическое отклонение величины Х(τ), ^˚С;

∆Х_ст – статическая ошибка в конце регулирования, ^˚С;

τ_р – время регулирования, с;

η – степень перерегулирования, %.

2 Расчет системы автоматического управления

2.1 Выбор регулятора по методу а.П.Копеловича

Для решения задачи используется методика, основанная на использовании графиков, таблиц и расчетных формул. С помощью справочных материалов [1] находим ориентировочные значения основных показателей регулирования (Х₁, τ_р, ∆Х_ст) для четырех возможных вариантов построения системы: с использованием П-, И-, ПИ-, ПИД- регулятора.

Выбор регулятора заключается в сравнении заданных показателей качества с расчетными.

Основным условием при выборе закона регулирования и расчета настроек регулятора является выполнение заданных требований по качеству регулирования: X_вых1, t_р, Х_ст. Степень воздействия регулятора, понижающего динамическое отклонение выходной величины, характеризуется динамическим коэффициентом R_д:

( 1)

Выбор типа регулятора по методу Копеловича производится в зависимости от отношении .

τ_об / T_об = 0,15/0,3 =0,50

Заданная степень перерегулирования η = 10. По графику [1,стр 34, рис. 6а,б] определяем динамические коэффициенты регулирования И-регулятора, П-регулятора, ПИ-регулятора, ПИД-регулятора для процесса с 10%-ным перерегулированием:

R_{д и} = 0,84

R_{д п} = 0,66

R_{д пи} = 0,61

R_{д пид} = 0,46

Из формулы (1) определяем Х₁ для данных регуляторов. Полученные значения сводим в таблицу 2.

определяется только для П регулятора. Графически определяем время регулирования t_р [1,стр.35, рис. 7а,б]. Данные заносим в таблицу 2.

Таблица 2 – Результаты определения вспомогательных коэффициентов

Параметр	Заданное значение	Закон регулирования
		И	П	ПИ	ПИД
RД	-	0,84	0,66	0,61	0,46
Х1	350	403	317	293	221
∆Хст	80	-	-	-	-
tр	2,0	3,45	1,0	0,9	0,75

Условие выбора закона – Х1_зад ≥ Х1_расч

Х₁ ^{заданное} = 350.

Подходит только три закона регулирования. Проверяем П – закон. Х_ст должно быть меньше 80 [1,стр.36, рис. 8], а в нашем случае оно равно 264. Делаем вывод, что П – закон не подходит.

Из двух оставшихся законов выбираем более простой, следовательно нам подходит ПИ – закон.