АСУТП / КР-13 с примером

ВАРИАНТЫ КОНТРОЛЬНЫХ РАБОТ (РАСЧЕТАЯ ЧАСТЬ)

Вариант 1, 11, 21.

1.Постройте график статической характеристики объекта, если его Коб изображен на графике, см.

табл.1.

2.На сколько необходимо изменить входное воздействие, чтобы выходная величина ОУ достигла 450 0С, если известно что Коб=50С/%, Y(X=0)=3200C.

3.Выберите подходящий тип регулятора, выбор обоснуйте. Рассчитайте оптимальные настройки

2 регулятора, если ОУ имеет следующую передаточную функцию W(p)= 7 p(6 p +1)(p +1).

4.Постройте кривую разгона ОУ, если известно, что постоянная времени объекта равна 20с, время запаздывания 12с, коэффициент передачи равен 30 у.е./%.

5.Составьте схему САР давления в рабочем пространстве методической печи. Регулирование давления осуществляется изменением положения шибера в дымоходе. Изобразите функциональную схему САР давления в печи. Опишите эту схему, см. табл.2.

Вариант 2, 12, 22.

1.Постройте график статической характеристики объекта, если его Коб изображен на графике, см.

табл.1:

2.На сколько необходимо изменить входное воздействие, чтобы выходная величина ОУ достигла 210 0С, если известно Коб=100С/%, Y(X=0)=3000C.

3.Выберите подходящий тип регулятора, выбор обоснуйте. Изобразите структурную схему системы. Рассчитайте параметры настройки ПИ-регулятора одним из инженерных методов, если ОУ описывается двумя инерционностями с постоянными времени Т1=20 с, Т2=10с, Коб=1 и суммой малых инерционностей равной 2 с.

4.Построить кривую разгона ОУ если известно, что постоянная времени равна 45с, время чистого запаздывания 10с, коэффициент передачи равен 5 у.е./%.

5.Составьте САР уровня металла в кристаллизаторе МНЛЗ. Регулирование уровня жидкого металла осуществляется изменением расхода металла в кристаллизатор из промежуточного ковша. Изобразите функциональную схему САР. Опишите эту схему, см. табл.2.

Вариант 3,13, 23.

1.Постройте график коэффициента передачи объекта, если его статическая характеристика изображена на графике, см. табл.1.

2.Какое значение примет выходная величина, если входная величина изменится со 100% до 50%, если известно что статическая характеристика Y(X)=1300+Х+0,1Х2.

3.Выберите подходящий тип регулятора, выбор обоснуйте. Изобразите структурную схему системы. Рассчитайте оптимальные настройки регулятора, если ОУ описывается одной инерционностью с постоянной времени Т1=216с, Коб=4,2 кг/% и суммой малых инерционностей равной 7 с.

4.Построить кривую разгона ОУ если известно, что постоянная времени равна 2с, время запаздывания 0,4с, коэффициент передачи равен 4 кПа/%.

5.Изобразите функциональную схему САР. Опишите эту схему, см. табл.2. САР температуры в помещении осуществляется изменением расхода горячей воды на отопительную батарею. Изобразите функциональную схему САР температуры в помещении. Опишите эту схему, см. табл.2.

Вариант 4, 14, 24.

1 Постройте график коэффициента передачи объекта, если его статическая характеристика изображена на графике, см. табл.1.

1

2.Запишите дифференциальное уравнение и передаточную функцию интегрирующего звена. Изобразите вид переходной функции данного звена. Перечислите основные свойства (особенности) звена.

3.Выберите подходящий тип регулятора, выбор обоснуйте. Изобразите структурную схему системы. Рассчитайте оптимальные настройки регулятора, если ОУ описывается двумя инерционностями первого порядка с постоянными времени Т1=150 и Т2=32с, Коб=0,1 кПа/% и суммой малых инерционностей равной 5с.

4.Построить кривую разгона ОУ если известно, что постоянная времени равна 3ч, время запаздывания 18мин, коэффициент передачи равен 7,3 оС/%.

5.Изобразите функциональную схему САР. Опишите эту схему, см. табл.2. САР температуры в рабочем пространстве нагревательной печи. Регулирование температуры осуществляется изменением расхода природного газа на печь

Вариант 5, 15, 25.

1.Постройте график статической характеристики объекта, если его коэффициент передачи изображен на графике, см. табл.1.

2.Запишите дифференциальное уравнение и передаточную функцию безынерционного звена. Изобразите вид переходной функции данного звена. Перечислите основные свойства (особенности) звена.

3.Выберите подходящий тип регулятора, выбор обоснуйте. Изобразите структурную схему системы. Рассчитайте оптимальные настройки регулятора, если ОУ описывается двумя одной инерционностью с постоянной времени Т1=2,0с, Т2=1,5с Коб=0,5 суммой малых инерционностей равной 0,3с.

4.Построить кривую разгона ОУ если известно, что постоянная времени равна 2мин, время запаздывания 20с, коэффициент передачи равен -0,5 у.е./%.

5.САР температуры полосы перед смоткой. Регулирование температуры полосы осуществляется изменением расхода воды в зоне охлаждения. Изобразите структурную и функциональную схемы САР температуры полосы перед смоткой. Опишите эту схему, см. табл.2.

Вариант 6, 16, 26.

1.Постройте график коэффициента передачи объекта, если его статическая характеристика изображена на графике, см. табл.1

2.Как определить коэффициент передачи объекта, если известно уравнение линии регрессии его статической характеристики Y(X)=1000-2,5X-Х2.

3.Выберите подходящий тип регулятора, выбор обоснуйте. Изобразите структурную схему системы. Рассчитайте оптимальные настройки регулятора, если ОУ имеет следующую передаточную

5.2 функцию W(p)= (2 p +1)(4p +1)(p +1).

4.Построите кривую разгона ОУ если известно, что постоянная времени равна 13мин, время запаздывания 0,5мин, коэффициент передачи равен -0,04.

5.САР скорости прокатки полосы. Регулирование скорости осуществляется изменением мощности на привод валков. Изобразите структурную и функциональную схемы САР скорости прокатки. Опишите эту схему, см. табл.2.

Вариант 7, 17, 27.

1.Постройте график статической характеристики объекта, если его коэффициент передачи изображен на графике, см. табл.1.

2.Как определить коэффициент передачи объекта, если известно уравнение линии регрессии его статической характеристики Y(X)=100+0.5X-0,1Х2.

2

3. Выберите подходящий тип регулятора, выбор обоснуйте. Изобразите структурную схему системы. Рассчитайте оптимальные настройки регулятора, если ОУ имеет следующую передаточную

32.6

функцию W(p)= (24 p +1)(4p +1)(12p +1) .

4.Построите кривую разгона ОУ если известно, что постоянная времени равна 240с, время запаздывания 24с, коэффициент передачи равен -6,5 оС/%.

5.В емкость-смеситель по двум трубопроводам поступает горячая и холодная вода. Расход холодной воды постоянный, а ее температура зависит от условий окружающей среды. Температура воды в отводящем трубопроводе измеряется термометром сопротивления. Регулирование осуществляется изменением расхода горячей воды с помощью заслонки. Заданное значение температуры оператор устанавливает вручную с помощью ручного задатчика. Изобразить функциональную схему регулирования температуры воды на выходе из смесителя. Опишите эту схему, см. табл.2.

Вариант 8, 18, 28

1.Постройте график статической характеристики объекта, если его коэффициент передачи изображен на графике, см. табл.1.

2.Как определить коэффициент передачи объекта, если известно уравнение линии регрессии его статической характеристики Y(X)=100+0,1Х2-0,02Х3

3.Выберите подходящий тип регулятора, выбор обоснуйте. Изобразите структурную схему системы. Рассчитайте оптимальные настройки регулятора, если ОУ имеет следующую передаточную

41 функцию W(p)= (4p +1)(p +1).

4.Построите кривую разгона ОУ если известно, что постоянная времени равна 8с, время запаздывания 1с, коэффициент передачи равен 0.4 м3/с%.

5.В емкость-дозатор по трубопроводу поступает суспензия. Как только масса суспензии в дозаторе сравняется с заданным оператором значением клапан на трубопроводе суспензии должен быть закрыт. Изобразите функциональную схему автоматического регулирования дозатором. Опишите эту схему, см. табл.2. Заданное значение массы суспензии в емкости-дозаторе оператор устанавливает с помощью ручного задатчика.

Вариант 9, 19, 29

1.Постройте график статической характеристики объекта, если его коэффициент передачи изображен на графике, см. табл.1

2.Определите коэффициент передачи объекта, если известно уравнение линии регрессии его статической характеристики Y(X)=100Х-0.5X.

3.Выберите подходящий тип регулятора, выбор обоснуйте. Изобразите структурную схему системы. Рассчитайте оптимальные настройки регулятора, если ОУ имеет следующую передаточную

1.2 функцию W(p)= 21 p(4p +1)(2p +1).

4.Построите кривую разгона ОУ если известно, что постоянная времени равна 8с, время запаздывания 2.6с, коэффициент передачи равен -1,2 кг/с%.

5.В барабанный смеситель поступает смесь песка и цемента сверх с помощью душирующей установки подается вода. Затем мокрая смесь, проходя через решетку 5, попадает на конвейер. На конвейере установлен датчик влажности смеси. Составьте функциональную САР влажности смеси. Опишите эту схему, см. табл.2. Влажность смеси регулируется изменением расхода воды. Заданное значение влажности смеси оператор устанавливает вручную с помощью ручного задатчика.

Вариант 10, 20, 30.

1. Постройте график статической характеристики объекта, если его коэффициент передачи изображен на графике, см. табл.1.

3

2.Определите коэффициент передачи объекта, если известно уравнение линии регрессии его статической характеристики Y(X)=250+0.5X.

3.Выберите подходящий тип регулятора, выбор обоснуйте. Изобразите структурную схему системы. Рассчитайте оптимальные настройки регулятора, если ОУ имеет следующую передаточную

1 функцию W(p)= 10 p(8p +1)(2p +1).

4.Построите кривую разгона ОУ если известно, что постоянная времени равна 650с, время запаздывания 45с, коэффициент передачи равен 12 оС/с%.

5.Шихта из промежуточного бункера с помощью вибрационного питателя подается на конвейер. Изобразить функциональную схему регулирования массы шихты на конвейере. Опишите эту схему, см. табл.2. Масса сыпучего материала на конвейере измеряется тензодатчиком. Регулирование массы шихты осуществляется изменением расхода материала через вибрационный питатель. Заданное значение массы оператор устанавливает вручную с помощью ручного задатчика.

Вариант 1 Вариант 2

4

5

7

Пример выполнения расчетной (первой) части контрольной работы

Задание 1.

Постройте график статической характеристики объекта, если его Коб изображен на графике:

Коб=∆Y/∆X, следовательно: ∆Y=Коб·∆Х.

Так как значение выходной величины при Х=0% неизвестно, предположим, что Y(X=0)=0. Определим значение выходной величины при входном сигнале Х=20%. На участке от 0% до 20%

коэффициент передачи изменяется от -7 до -4 куб.м/с%. Определим среднее значение коэффициента на этом участке: Коб=(-7-4)/2=-5,5 куб.м/с%

∆Y=Коб·∆Х=-5,5·(20-0)=-110 куб.м/с.

Выходная величина Y(20)=Y(0)+∆Y=0-110=-110 куб.м/с.

Определим значение выходной величины при входном сигнале Х=40%. На участке от 20% до 40% коэффициент передачи изменяется от -4 до -1 куб.м/с%. Определим среднее значение коэффициента на этом участке: Коб=(-4-1)/2=-2,5 куб.м/с%

∆Y=Коб·∆Х=-2,5·(40-20)=-50 куб.м/с.

Выходная величина Y(40)=Y(20)+∆Y=-110-50=-160 куб.м/с.

Определим значение выходной величины при входном сигнале Х=60%. На участке от 40% до 60% коэффициент передачи изменяется от -1 до 2 куб.м/с%. Определим среднее значение коэффициента на этом участке: Коб=(-1+2)/2=0,5 куб.м/с%

∆Y=Коб·∆Х=0,5·(60-40)=10 куб.м/с.

Выходная величина Y(60)=Y(40)+∆Y=-160+10=-150 куб.м/с.

Определим значение выходной величины при входном сигнале Х=80%. На участке от 60% до 0% коэффициент передачи изменяется от 2 до 3 куб.м/с%. Определим среднее значение коэффициента на этом участке: Коб=(2+3)/2=2,5 куб.м/с%

∆Y=Коб·∆Х=2,5·(80-60)=50 куб.м/с.

Выходная величина Y(80)=Y(60)+∆Y=-150+50=-100 куб.м/с.

Определим значение выходной величины при входном сигнале Х=100%. На участке от 80% до 100% коэффициент передачи не изменяется и равен 3 куб.м/с%.

∆Y=Коб·∆Х=3·(100-80)=60 куб.м/с.

Выходная величина Y(100)=Y(80)+∆Y=-100+60=-40 куб.м/с.

Построим график статической характеристики объекта, соединяя полученные точки сглаженной линией:

8

Задание 2.

На сколько необходимо изменить управляющее воздействие, чтобы выходная величина ОУ достигла 450 0С, если известно Коб=50С/%, Y(X=10)=3000C.

Введем обозначения: Х1=10%, Y1=300 0C, Y2=450 0C из условия и X2 необходимо найти.

Так как коэффициент передачи показывает на сколько единиц изменится выходная величина при изменении входной величины на одну единицу в установившемся режиме, то:

Коб = (Y2Y1)/(X2 – X1) Откуда:

X2 – X1 = (Y2 – Y1)/ Koб

X2 = (Y2 – Y1)/ Koб + X1 = (450 – 300)/5+10 = 40%

Ответ: Входное управляющее воздействие надо изменить до X2=40%

Для решения задач другого типа необходимо воспользоваться формулой (4) из методички.

Задание 3.

Выберите подходящий тип регулятора, выбор обоснуйте. Изобразите структурную схему системы. Рассчитайте оптимальные настройки регулятора, если ОУ имеет следующую передаточную

Решение:

Используя таблицу, расположенную ниже (выбор типа регулятора и метода его настройки) необходимо выбрать регулятор:

Нам подойдет ПИД – регулятор: т.к. необходимо управлять объектом, который содержит интегральную составляющую То=32с и два инерционных звена Т2=14с и Т=0,5с соответственно. Постоянная времени второго инерционного звена заметно меньше прочих и поэтому принимаем «сумму малых постоянных времени» ТµΣ=0,5с. 4·ТµΣ =4·0,5=2<<14с. Значит см. предпоследнюю строку в таблице:

Рекомендованный тип регулятора ПД(ПИД) метод оптимизации МО(СО)

В таблице «*» помечены присутствующие в объекте постоянные времени.

9

Коэффициент передачи объекта Коб=2,2.

1) Выберем ПИД-закон регулирования и метод оптимизации СО (симметричный оптимум):

10