Федеральное агентство по образованию РФ

Нижнекамский химико-технологический институт (филиал)

Государственного образовательного учреждения высшего

профессионального образования

«Казанский государственный технологический университет»

Факультет: УиА

Кафедра: АТПП

Специальность:

Группа:

Курсовой проект

по курсу «Теория автоматического управления»

на тему: «Расчет и исследование динамики автоматической системы

регулирования давления».

Вариант 3

Руководитель: Кутузов А.Г.

Выполнил:

Нижнекамск 2015

Содержание:

1. Задание…………………………………………………………………………….2

2. Описание АСР: функциональная и структурная схемы системы, передаточная функция системы по каналам регулирования и возмущения……..3

3. Определение параметров передаточной функции по каналу регулирования путем обработки экспериментальной переходной функции. Проверка адекватности полученной модели …………………………………………………6

4. Построение АФХ объекта по каналам регулирующего и возмущающего воздействий ………………………………………………………………………...10

5. Построение в плоскости параметров настройки ПИ-регулятора границы области устойчивости и границы области заданного запаса устойчивости при m=0.221 ………………………………………………………………………...13

6. Определение оптимальных настроек регуляторов …………………………...15

7. Построение графиков переходных процессов АСР с разными типовыми законами регулирования …………………………………………………………..18

8. Анализ качества переходных процессов. Определение эффективной полосы пропускания частот АСР …………………………………………………………..23

9. Список литературы ……………………………………………………………..25

Задание:

Провести расчет и исследование динамики автоматической системы регулирования. В системе осуществляется регулирование давления.

Канал регулирующего воздействия (изменение задания регулятору на 0,5 кгс/см") - кривая разгона объекта:

t,мин	0	0,3	0,6	0,9	1,2	1,5	1,8	2,1	2,4	2,7	3	3,3	3,6	3,9
Р,кг/см2	4	4,01	4,06	4,1	4,16	4,22	4,3	4,35	4,4	4,47	4,52	4,59	4,6	4,6

Канал возмущающего воздействия (изменение давления на 20% хода регулирующего органа) - передаточная функция объекта в виде апериодического звена 1-го порядка:

Т= 1.2мин.; к =

Заданная кривая разгона:

Описание АСР: функциональная и структурная схемы системы, передаточная функция системы по каналам регулирования и возмущения.

Схема является основным документом, поясняющим принцип действия различных элементов и устройств систем автоматики. По схеме осуществляют монтаж, наладку и эксплуатацию автоматических устройств. Схемы автоматики подразделяются на функциональные и структурные.

Функциональные схемы отражают воздействие узлов, блоков и элементов автоматики в процессе их работы. Функциональное назначение блоков зашифровывается буквенными символами. В данном случае это схема регулирования давления верха колонны. Регулирующее воздействие вносится изменением расхода промышленной воды. Функциональная схема объекта показана на рис. 1.

Рис.1 Функциональная схема.

Структурные схемы показывают взаимосвязь составных частей АСР и характеризуют ее динамические свойства. Структурная схема является наиболее удобной графической формой представления АСР.

При исследовании динамики системы, отвлекаются от конкретной физической природы регулируемой величины и аппаратуры, а на схеме изображают лишь математическую модель процесса регулирования.

Структурная схема системы показана на рис. 2.

g(t) - задающее воздействие

x(t) - рассогласование на выходе ЧЭ

u(t) - управляющее воздействие

f(t) - возмущающее воздействие

y(t) - управляемая величина

W_p(p) - передаточная функция управляющего устройства

W_о(p) - передаточная функция объекта по управляющему воздействию

W_f(p) - передаточная функция объекта по возмущающему воздействию

Рис.2 Структурная схема.

Рассмотрим рис.2, где изображена замкнутая система автоматического управления. Предположим вначале, что чувствительный элемент (ЧЭ) отсоединен от управляемого объекта (УО), и рассмотрим так называемую разомкнутую САУ.

Управляющее воздействие, которое прикладывается к управляемому объекту, определяется выражением:

u(t) = W_p(p)^.x(t). (1.1)

Управляемая величина может быть найдена из выражения:

y(t) = W₀(p)^.u(t) + W_f(p)^.f(t). (1.2)

Подставляя (1.1) в (1.2), получаем:

y(t) = W(p)^.x(t) + W_f(p)^.f(t), (1.3)

где W(p) = W_о(p)^.W_p(p).

Рассмотрим теперь замкнутую систему, т.е. предположим, что ЧЭ соединен с объектом. При этом можно использовать так называемое уравнение замыкания:

x(t) = g(t) - y(t) (1.4)

Решая (1.3) и(1.4) совместно, получаем для управляемой величины:

(1.5)

Формула (1.5) представляет собой символическую (оперативную) запись ДУ. Откуда, соответственно при равенстве нулю возмущающих издающих воздействий, получаем:

- ПФ системы по каналу регулирования ,

- ПФ системы по каналу возмущения.