М инистерство образования и науки Российской Федерации

Сибирский государственный технологический университет

Факультет автоматизации и информационных технологий

Кафедра автоматизации производственных процессов

КУРСОВАЯ РАБОТА

Моделирование объектов автоматизации

Руководитель:

_____________ Бежитский С.С.

(подпись)

_________________ 2011 г.

(оценка, дата)

Выполнил студент гр. 24-1

_____________ Иванов А.А.

(подпись)

________________ 2011 г.

2011 г.

Министерство образования и науки Российской Федерации

Сибирский государственный технологический университет

Факультет автоматизации и информационных технологий

Кафедра автоматизации производственных процессов

Учебная дисциплина: Моделирование систем

ЗАДАНИЕ

на курсовую работу

Задание: построить математическую модель системы автоматического регулирования уровнем в резервуаре

Студент: Иванов А.А.. гр.24-1

Дата выдачи:_____________ 2011 г.

Срок выполнения: _________2011г.

Руководитель: Бежитский С.С.

Содержание

1. Концептуальная модель системы автоматического регулирования уровня жидкости в баке

   1. Содержательное описание объекта регулирования

   2. Содержательное описание датчика уровня

   3. Содержательное описание регулятора

   4. Содержательное описание исполнительного устройства

2. Формализация концептуальной модели

3. Составление математической логической аналитической модели системы автоматического управления уровнем жидкости в резервуаре

   1. Модель объекта регулирования

   2. Математическая модель датчика уровня (Н → h_ВЫХ), где H - высота жидкости над дном резервуара, м; h_ВЫХ – сигнал датчика, В

   3. Математическая модель элемента сравнения ((h_ВЫХ - h_ЗАД) → Δ), где h_ЗАД – сигнал задатчика, В; Δ – сигнал рассогласования, В

   4. Математическая модель регулятора (Δ → u), где u – сигнал управления, В

   5. Математическая модель исполнительного устройства (u → X_ШТ.1)

      1. Математическая модель согласующего устройства (u → f), где u - сигнал управления, В; f – частота тока питающей сети, Гц

      2. Математическая модель электродвигателя (f → ψ₁), где n – частота вращения ротора двигателя, об/с

      3. Математическая модель редуктора (ψ₁ → ψ₂), где ψ₂ - угол поворота выходного вала редуктора, об

      4. Математическая модель механизма привода штока вентиля (ψ₂ → Х_ШТ.1), где Х_шт - перемещение штока вентиля, м

      5. Математическая модель исполнительного устройства в целом (u → Х_ШТ.1), где u – сигнал управления, В

   6. Математическая модель вентиля (Х_ШТ.1 → μ), где μ – коэффициент открытия вентиля

   7. Математическая модель звена формирования возмущений (μ → λ), где λ – возмущающее воздействие

4. Разработка структурной схемы системы автоматического управления

5. Инструментальная модель системы автоматического регулирования уровня жидкости в резервуаре

   1. Инструментальная модель объекта регулирования

   2. Инструментальная модель формирователя возмущений

   3. Инструментальная модель исполнительного устройства

   4. Инструментальная модель регулятора

6. Результаты моделирования

7. Обсуждение результатов моделирования

Разработать математическую модель системы автоматического регулирования высоты жидкости в резервуаре и определить рациональные параметры настройки регулятора.

1.1 Концептуальная модель системы автоматического регулирования уровня жидкости в баке

Имеем емкость-накопитель кислоты, задача которой, в случае отказа подачи рабочего тела в линию, в течение определенного времени поддерживать поступление кислоты на вход последующего технологического аппарата.

Емкость-накопитель снабжена автоматической системой регулирования уровня жидкости.

Регулирование производится «по рассогласованию». Регулируется расход жидкости «на притоке».

Исполнительное устройство электромеханическое.

Принципиальную схему регулирования уровня жидкости в резервуаре можно представить в виде:

Рис. 1. Принципиальная схема регулирования уровня:

1 – резервуар; 2 – датчик уровня; 3 – регулятор уровня; 4 - исполнительное устройство.

Функциональную схему регулирования уровня жидкости в резервуаре можно представить в виде:

Рис.2. Функциональная схема системы автоматического управления уровнем жидкости в резервуаре:

λ_возм – возмущающее воздействие; λ_рег – регулирующее воздействие; h_вых – сигнал уровня жидкости в резервуаре; h_зад – сигнал заданного уровня жидкости; Δ – рассогласование; u – сигнал управления.