1. Перечислите основные этапы проектирования асу тп.

Проектирование систем АСУТП выполняется в одну или две стадии. В первом случае выполня­ется технорабочий проект, т. е. технический проект дополняется разра­боткой рабочих чертежей. Во втором случае на первой стадии выполня­ется технический проект, а на второй - рабочие чертежи и текстовые материалы.

Согласно ГОСТ 2.103 предусматриваются четыре стадии разработки конструкторской документации:

- техническое предложение;

- эскизный проект;

- технический проект;

- рабочая документация.

Техническое предложение включает проведение технико-экономи­ческого обследования аналогичных производств, выполнение технико-экономического обоснования разработки (на основе технико-экономического обследования объекта и обоснования, формируются исходные требования к АСУТП);

Эскизный проект – это совокупность документов, которые должны содержать принципиальные конструкторские решения, дающие общее представление разрабатываемой системы управления.

Технический проект – это совокупность документов, которые должны содержать окончательные конструкторские решения, дающие полное представление разрабатываемой системы управления.

Рабочая документация включает корректировку конструкторских документов по результатам изготовления головной АСУТП.

Технический и рабочий проекты содержат проектную документацию, пояснительную записку, заказные спецификации и графическую часть.

Проектная документация содержит графическую часть и текстовую. Основу текстовой части составляют пояснительная записка и заказные спецификации.

Пояснительная записка включает описание технологи­ческого процесса, характеристику производственных помещений, описание структуры и функционирования системы управления, основные сведения о специализированных средствах автоматизации, расчеты систем регулирования, исполнительных устройств и нестандартных элементов.

Заказные спецификации средств автоматизации вклю­чают перечни измерительных преобразователей, приборов, регуляторов, функциональных блоков и устройств. В спецификации указывают наи­менование, тип, техническую характеристику, место установки приборов и устройств, а также приводят данные об измеряемых средах.

Графическая часть проектной документации содержит структурные, функциональные и принципиальные схемы, а также общие виды и монтажные схемы щитов и пультов, схемы внеш­них электрических и трубных проводок, планы расположения средств автоматизации.

2. С какой целью используются интегральные оценки качества переходных процессов сар в отличие от оценки по отдельным показателям качества?

Отдельные показатели качества не дают представления о качестве регулирования в целом. Поэтому применяют один обобщенный по­казатель, так называемый интегральный метод оценки качества.

В общем случае динамической ошибкой ε(t) переходного про­цесса называют переменную во времени разность ε(t) = x_∞ - x_вых(t), где x_∞ и x_вых(t)- установившееся значение выходной величины после окончания переходного процесса и текущее переменное значение выходной величинs за время переходного процесса.

Из кривых изменения ошибки ε(t) апериодического и колебательного процесса видно, что чем меньше заштрихованная площадь, тем быстрее ликвидируется динамическая ошибка. Величина заштрихованной площади слу­жит мерой качества АСР. На рисунке а, заштрихованная площадь измеряется определенным интегралом

_∞

I_I = ∫ ε(t)dt, где интеграл I₁ - линейная интегральная оценка качества.

⁰

На кривой 6 за время переходного процесса динамическая ошибка ε(t) неоднократно изменяет знак. При ко­лебательном характере переходного процесса оценка I₁ не может быть применена, так как в случае незатухающих колебаний с учетом смены знака I₁ может быть равна нулю. В этом случае применяют квадратичную интегральную оценку

∞

I_II = ∫ ε²(t)dt, которая не зависит от знака ε(t).

⁰

На рисунке в представлена геометрическая аналогия квадратичной интегральной оценки. Из рисунка видно, что квадратичная интегральная оценка колебательного процесса с большим коэффициентом колебательности может дать более вы­сокое качество, чем апериодического процесса (для сравнения показана пунктирной линией), что является ее недостатком. Наиболее объективную оценку качества процесса регулиро­вания дает обобщенный интегральный критерий качества, учиты­вающий не только ошибку ε(t), но и скорость ее изменения dε/dt, где τ²₁ - постоянный коэффициент, выбираемый из условий ограничения от­дельных динамических показателей переходного процесса.

_∞

I_III = ∫ [ε²(t)dt + τ²₁(dε/dt)²}dt

3. Как определить запасы устойчивости САР по модулю и по фазе с использованием критерия Найквиста?

Устойчивость – это способность системы возвращаться в исходное или переходить в новое равновесное состояние.

Критерий Найквиста применяется, если известна передаточ­ная функция разомкнутой системы. Согласно этому критерию замкнутая система устойчива, если АФЧХ разомкнутой си­стемы при изменении ω от 0 до ∞ не охватывала точку с коор­динатами (-1,0). Если АФЧХ разомкнутой системы проходит через точку с коор­динатами (-1,0), то система находится на границе устойчивости.

Оценка устойчивости линейных АСР по критерию Найквиста

Если АФЧХ проходит слева от точки (—1, 0), то система становится неустойчивой и в ней возникают незатухающие ко­лебания (сигнал обратной связи по амплитуде больше вход­ного).

Запас устойчивости замкнутой системы по амплитуде A или по модулю определяется расстоянием между точкой (—1, 0) и точкой пересечения АФЧХ разомкнутой системы справа от нее на вещественной отрицательной полуоси.

Запас устойчивости по фазе равен углу φ между отрицательной вещественной осью и вектором, проведен­ным из начала координат в точку пересечения АФЧХ с окруж­ностью единичного радиуса.