Раздел I: Оценка стоимости

Оцените стоимость проекта. Различайте затраты на персонал и затраты на оборудование, стоимости разработки и эксплуатации.

Раздел J: Оправданность

Укажите здесь достоинства проекта.

Раздел К: Отчеты о проделанной работе

Установите частоту и формы отчетов о проделанной работе. Если нужно, включите в документ список пунктов, куда эти отчеты должны направляться.

Библиография

Приведите авторов и названия книг, статей, сообщений и т. д. которые содержат информацию, дополняющую вычисления, функции и/или процедуры, включенные в применение, которое должно быть автоматизировано.

Состав персонала

Перечислите весь дополнительный персонал, который может потребоваться персоналу по обработке данных, или тот персонал, который будет внедрять проект применения. Включите звание или должность каждого сотрудника и дайте краткое перечисление его обязанностей, функций и поля деятельности, связанных с проектом. Укажите тех, от кого может быть получена как запланированная, так и незапланированная помощь.

Приложение 2

ПРИМЕР ОПРЕДЕЛЕНИЯ УСТОЙЧИВОСТИ ТЕМПЕРАТУРЫ ПЕРЕХОДНОГО ПРОЦЕССА И ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА

Физическое обоснование работы:

Общая функциональная схема

Функциональная схема автоматической системы регулирования (АСР) температуры в сушильной камере показана на рис.1.

Рис.1 Функциональная схема АСР в сушильной камере

В пожароопасной сушильной камере автоматически регулируется температура воздуха с использованием безопасных средств автоматики. Температура воздуха в сушильной камере измеряется манометрическим термометром с пневмопреобразователем, на выходе которого будет аналог этой температуры в виде давления сжатого воздуха Pфакт. Этот сигнал Рфакт подается по цепи отрицательной обратной связи на вход регулятора. Пневматический регулятор имеет задатчик температуры в виде аналогового сигнала Рзад - давления сжатого воздуха.

Так как в автоматической системе регулирования используется отрицательная обратная связь, то ошибка регулирования температуры представляется в виде аналогового сигнала - давления сжатого воздуха DР, DР = Рфакт - Рзад.

Аналог ошибки регулирования температуры DР подается на регулятор, выходная величина которого, в виде усиленного давления сжатого воздуха Р, поступает на исполнительный механизм, например, на мембранный клапан. Используем наиболее простой пропорциональный регулятор с законом регулирования

Р=Кр DР,

где Кр - коэффициент усиления регулятора.

Изменение давления сжатого воздуха Р в процессе регулирования изменяет проходное сечение мембранного клапана, тем самым изменяется количество подаваемого пара Q в калорифер сушильной камеры с целью устранения отклонения температуры в камере от заданной, то есть процессы регулирования направлены на стабилизацию равенства Рзад = Рфакт, при DР, стремящемся к нулю.

Компоненты системы

Для построения структурной схемы АСР температуры рассмотрим передаточные функции отдельных элементов системы.

1.Передаточную функцию объекта регулирования - сушильной камеры, без учета весьма малой инерционности калорифера, можно представить в виде

, (1)

где S - параметр Лапласа, который при нулевых начальных условиях отождествляется с оператором дифференцирования S = d/dt;

- изображение по Лапласу температуры воздуха в камере;

Q(s) - изображение по Лапласу расхода подаваемого пара;

Коб - коэффициент передачи (усиления) сушильной камеры;

Т₁ - постоянная времени сушильной камеры, - мера инерционности объекта регулирования.

2. Передаточная функция датчика температуры - манометрического термометра с пневмопреобразователем:

, (2)

где Рфакт(S) - изображение по Лапласу фактической температуры в камере в виде аналогового сигнала - давление на выходе датчика Pфакт;

Kд - коэффициент передачи датчика;

Т₂ - постоянная времени датчика.

3. Передаточная функция пропорционального регулятора:

, (3)

где DР(S) = Рфакт(S) - P(S)зад, - изображение по Лапласу ошибки регулирования в виде аналога отклонения температуры от заданной;

P(S) - изображение по Лапласу давления сжатого воздуха, попадающего на мембранный клапан;

Kр - коэффициент усиления регулятора;

Рзад(S) - изображение по Лапласу управляющего воздействия (положение задатчика регулятора).

4. Передаточная функция исполнительного механизма (мембранного клапана):

, (4)

где К исп - коэффициент передачи (усиления) исполнительного механизма;

Т₃ - постоянная времени исполнительного механизма.

Определение показателей качества автоматической системы регулирования (АСР)

Таким образом, структурная схема АСР температуры в сушильной камере для нашего случая преобразуется и показана на рис.2

Рис.2 Структурная схема АСР температуры в сушильной камере

Все параметры элементов АСР представлены в операторной форме.

Передаточная функция АСР в разомкнутом состоянии W(S) раз равна произведению передаточных функций отдельных элементов (звеньев).

(5)

=

К- общий коэффициент усиления АСР в разомкнутом состоянии

К=Кр Кисп Коб Кд;

А₀ = А₁ = А₂= А₃=1

Передаточная функция АСР в замкнутом состоянии:

(6)

Дифференциальное уравнение АСР в операторной форме будет иметь вид:

(7)

От преобразований Лапласа перейдем к оригиналам функций во временной области t^oC(t), Рзад(t), S=d/dt (т.е. получим дифференциальное уравнение АСР в замкнутом состоянии)

(8)

Общее и частное решение этого дифференциального уравнения определяет показатели качества регулирования. Для определения запасов устойчивости АСР по фазе и амплитуде воспользуемся передаточной функцией системы в разомкнутом состоянии (5). Перейдем от преобразований Лапласа к преобразованиям Фурье, с помощью замены S=jw, получим выражение для частотной передаточной функции

, (9)

где , - круговая частота входных воздействий на АСР.

Выделив из уравнения (9) вещественную и мнимую часть получим,

(10)

Из этого выражения получаются формулы для вычисления значений амплитудно-частотной А( ) и фазово-частотной характеристик АСР в разомкнутом состоянии.

После преобразования получим

(11)

, (12)

где - сдвиг фазы выходного сигнала АСР в радианах.

Вычисление значений , на всем диапазоне дает возможность построить амплитудно-фазовую частотную характеристику (АФЧХ) системы в разомкнутом состоянии и определить запасы устойчивости АСР по фазе ( ) и амплитуде (а).

Показатели качества регулирования: время переходного процесса в АСР - tп, динамический заброс в переходном процессе tдин, статическая ошибка установившегося режима tст определяются по результатам общего и частного решения дифференциального уравнения АСР в замкнутом состоянии (8), при скачкообразном изменении управляющего воздействия Рзад. Например, при скачкообразном изменении положения задатчика регулятора от 0⁰ до 100⁰ С, то есть Рзад=100⁰С.

Для этих начальных условий, для устойчивой системы общее и частное решение исходного дифференциального уравнения (8), характеризующее переходный и установившейся температурный режим - в камере t_c имеет вид

, (13)

где К- коэффициент усиления АСР в разомкнутом состоянии,

К=Кд Кр Кисп Коб;

Рзад - заданные регулятору значения температуры в камере (Рзад=100⁰С);

А₃=1; Т₁, Т₂, Т₃ - постоянные времени соответственно объекта (камеры), датчика исполнительного механизма; t - время.

или для нашего случая

Приложение 3