МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Санкт-Петербургский государственный

электротехнический университет

«ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)

Кафедра АПУ

отчет

по курсовой работе

по дисциплине «Локальные системы управления»

Тема: «Система автоматического регулирования расхода газа»

Студенты гр. 2392		Заикин В.
		Лощилов Л. А.
		Попов Е.
		Смирнова М. В.
		Жук Ф. П.
Преподаватель		Новожилов И. М.

Санкт-Петербург

2025

Содержание

ВВЕДЕНИЕ 3

1. ЗАДАНИЕ НА КУРСОВУЮ РАБОТУ 4

2. ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЙ РАСЧЕТ ЛСУ 6

2.1. Предварительный расчет параметров ЛСУ 6

2.2. Выбор элементной базы 9

2.3. Анализ системы без регулятора 11

2.4. П-регулятор 14

2.5. ПИ-регулятор 19

2.6. Выбор регулятора 24

3. МОДЕЛИРОВАНИЕ И ИССЛЕДОВАНИЕ СИСТЕМЫ 27

3.1. Моделирование системы по задающему воздействию 28

3.2. Моделирование системы по возмущающему воздействию 31

3.3. Анализ чувствительности 34

3.4. Моделирование системы с нелинейным элементом 39

3.5. Моделирование системы с учетом запаздывания 43

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 45

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 46

Введение

Целью курсовой работы является приобретение практических навыков расчета, проектирования и компьютерного моделирования типовых локальных систем автоматического управления (ЛСУ). В данном проекте в качестве примера такой системы приведена система автоматического регулирования расхода газа.

Выполнение курсового проекта производится в два этапа. Первый этап представляет собой предварительный расчет ЛСУ и включает в себя:

• Составление обобщенной структурной схемы ОР, включая РО, датчик, ИП и модели возмущения;

• Построение структурной схемы ЛСУ по заданной функциональной схеме;

• Предварительный расчет параметров настройки ЛСУ по заданным показателям качества; в качестве изменяемой части системы выступает типовой ПИ- или ПИД-регулятор.

Второй этап представляет из себя компьютерное моделирование ЛСУ:

• Исследование динамических свойств при входных управляющих и возмущающих воздействиях;

• Оценивание влияния нелинейности одного из элементов системы и малых изменений параметров этого элемента относительно расчетных значений на показатели качества системы;

• Уточнение параметров настройки регулятора («Вторичная» оптимизация ЛСУ);

• Анализ результатов расчёта и моделирования.

1. Задание на курсовую работу

Объект регулирования (ОР): магистраль газопровода (топливная магистраль). Регулируемая величина y: расход газа Q [м³ /с], измеряемый с помощью диафрагмы Д (Рис. 1, а) и датчика расхода FT. С помощью автоматического регистрирующего устройства FIR осуществляется индикация и запись величины расхода Q.

Рисунок 1 – Схема магистрали газопровода

Систему измерения расхода газа необходимо дополнить системой автоматического регулирования (Рис. 1, б) и рассчитать параметры регулятора. Информация о перепаде давления с диафрагмы 001 поступает на датчик разности давления 010 и с его выхода в виде унифицированного токового сигнала I поступает на т.н. "коренатор" 015. Выходной сигнал коренатора, пропорциональный расходу Q, подается на регистрирующий автоматический потенциометр 031 и дифференциатор 040. С выхода дифференциатора сигнал поступает на вход регулятора 050. Регулятор выдает сигнал управления на серводвигатель EPS 060, с помощью которого измеряется проходное сечение регулирующего вентиля 070.

Рисунок 1. (регулирующего органа системы). Все устройства системы питаются от источника 012 (пунктирные линии) и трансформатора 011.

Исходные данные для расчета приведены в таблице 1

Таблица 1

Позиция	Элементы системы	Передаточные функции	Параметры
000	Топливная магистраль (ОР)
001	Диафрагма (Д)
010	Датчик разности давлений
015	Коренатор
040	Дифференциатор (P)
050	Регулятор (R)	1. П-регулятор 2. ПИ-регулятор
060	Серводвигатель (EPS)
070	Регулирующий орган (РВ)