2 Разработка концепции сау

2.1 Описание и оценка преимуществ и недостатков разработанных альтернативных вариантов концепции создания системы автоматизации

Система автоматического управления (САУ) – комплекс устройств, обеспечивающих автоматическое изменение ряда координат (или одной координаты) объекта управления с целью установления желаемого режима работы объекта. Под желаемым следует понимать такой режим, при котором достигается цель управления: обеспечивается достижение заданных значений регулируемых величин или оптимизируется определенный критерий качества управления.

САУ могут быть системами управления разомкнутыми (без обратной связи), системами управления замкнутыми (с обратной связью) или комбинированными системами автоматического управления. Широкое распространение получили САУ для стабилизации определенных координат объекта управления, программного и следящего управления. При значительных изменениях параметров объекта управления, переменных во времени характеристиках внешних возмущений и помех в последнее время стали использоваться адаптивные САУ (самонастраивающиеся), самообучающиеся системы, в частности системы с переменной структурой. Некоторые сложные задачи оптимизации управления объектом управления могут быть решены с помощью систем экстремального регулирования. Задачи согласованного управления рядом многомерных объектов с несколькими противоречивыми критериями качества решаются с помощью теории сложных систем управления.

В качестве альтернативных вариантов автоматизации ИТП в бакалаврской работе были разработаны две системы автоматизации: концепция замкнутой системы с обратной связью (рис. 2.1) и замкнутая система с комбинированной связью (рис. 2.2).

Рисунок 2.1 – Структурная схема САУ ИТП с обратной связью

На рис. 2.1 обозначены: t^зад – желаемая температура, t^тек – текущая температура, e – сигнал рассогласования, t_{обр.вод} – температура воды из обратного трубопровода, F_вод – расход горячей воды из теплосети, идущей на теплообменник, РТ – регулятор температуры, ИМ – исполнительный механизм, РО – регулирующий орган, ИТП – индивидуальный тепловой пункт, ДТ – датчик температуры.

Данная система позволяет измерять температуру воды на выходе ИТП при помощи датчика температуры и корректировать ее в случае необходимости, учитывая возмущающее воздействие t_{обр.вод}.

Недостатком данной системы является то, что возмущающие воздействия отрабатываются системой после того, как произошло регулирование, вследствие чего текущая температура будет отличаться от заданной. Для того чтобы увеличить эффективность регулирования можно использовать замкнутую систему с комбинированной связью (рис. 2.2).

Рисунок 2.2 – Структурная схема САУ ИТП с комбинированной связью

На рис. 2.2 обозначены: t^зад – желаемая температура, t^тек – текущая температура, e – сигнал рассогласования, t_{обр.вод} – температура воды из обратного трубопровода, F_вод – расход горячей воды из теплосети, идущей на теплообменник, РТ – регулятор температуры, ИМ – исполнительный механизм, РО – регулирующий орган, ИТП – индивидуальный тепловой пункт, ДТ – датчик температуры, Ком-р – компенсатор.

При такой концепции возмущающее воздействие учитывается и компенсируется до того, как сигнал пойдёт на исполнительный механизм, поэтому в результате регулирования на выходе индивидуального теплового пункта текущая температура будет иметь необходимые показатели.

2.2 Обоснование выбора и ожидаемые результаты выбранного варианта концепции САУ

Произведя анализ и оценку преимуществ и недостатков разработанных альтернативных вариантов концепций систем автоматического управления, было принято решение о применении концепции замкнутой системы с обратной связью, чтобы оценить качество регулирования не усложняя систему (рис. 2.1). Использование данной системы позволит значительно улучшить показатели качества системы, увеличить быстродействие.

Разработанная концепция системы должна давать такие результаты:

- автоматический контроль основных технологических параметров ИТП – температуру и количество подаваемой воды;

- управление задвижкой (для контроля расхода подаваемой воды);

- быстродействие системы не ниже существующих аналогов;

- удаленное диспетчерское управление;

- обеспечение оптимального энергопотребления.

2.3 Выводы

В данном разделе работы была разработана концепция системы автоматизации для ИТП. На основании анализа существующих структур и их недостатков было решено применить замкнутую схему с обратной связью, которая обладает необходимыми показателями регулирования. Внедрение такой концепции позволит получить точный и качественный результат на выходе САУ с относительно высоким показателем быстродействия.