Содержание

Введение

1.Разработка структурной схемы системы

2.Исследование статического режима работы системы

2.1.Построение статических характеристик отдельных элементов системы

и общей статической характеристики в цепи обратной связи – ДРИМ –

графическим методом

2.2.Нахождение рабочих точек и расчет динамических коэффициентов

регулирования, используя графики

2.3. Нахождение рабочих точек, используя аналитический метод

3.Исследование динамического режима работы системы

3.1.Расчет общей передаточной функции системы

3.2.Построение годографа системы

3.3.Построение частотных характеристик системы

3.4.Построение переходной характеристики системы

4.Исследование системы на качество и устойчивость

4.1.Оценка качества системы

4.2.Определение устойчивости системы

5.Коррекция системы (если это необходимо)

5.1.Определение места расположения и передаточной функции

корректирующего звена

5.2.Определение устойчивости с учетом коррекции

5.3. Оценка качества системы с учетом коррекции

Литература

Заключение

Теория автоматического управления — одна из важнейших технических наук общего применения. Она дает теоретическую базу для исследования и практического применения любых автоматизированных систем во всех областях техники. Управление — целенаправленное изменение (поддержание) состояния (параметров) технического объекта в соответствии с имеющимся алгоритмом функционирования.

Объектами управления могут быть различные процессы: технологические, энергетические, транспортные, информационные. Управление объектом достигается путем воздействий, оказываемых на него либо непосредственно человеком, либо автоматическим управляющим устройством (в том числе ЭВМ) по заданной программе, составленной на основании информации о целях и задачах управления.

Автоматическое управление — поддержание нормального функционирования управляемого объекта в соответствии с заданным алгоритмом без непосредственного участия человека. Осуществляется с помощью технических средств, обеспечивающих автоматический сбор, хранение, передачу и обработку информации, а также формирование управляющих воздействий на объект управления.

Автоматизированные системы управления — совокупность человеческих возможностей и механических средств, обеспечивающих рациональное управление сложным объектом (процессом) в соответствии с заданной целью.

При управлении всегда происходит преобразование одного вида энергии в другой или изменение потока энергии к объекту. При этом на самоуправление расходуется лишь незначительная часть от потока энергии, участвующей в технологическом процессе.

Качественный скачок в развитии автоматического управления был совершен, когда в системы стали включать быстродействующие ЭВМ. Развитие вычислительной техники привело к созданию больших автоматических систем для управления сложными производственными процессами и целыми отраслями промышленности.

Автоматизация производственных процессов — одно из основных направлений технического прогресса, основа повышения производительности труда, так как позволяет увеличивать производительность технологического оборудования и работоспособность обслуживающего персонала, улучшает качество продукции, повышает безопасность работы, а также позволяет осуществлять новые высокоинтенсивные процессы, не допустимые при ручном управлении.

Автоматизация производственных процессов развивалась по пути замены тяжелого физического труда человека работой механизмов. Механизация ручных операций на производственных предприятиях создала предпосылки для передачи техническим регуляторам операций по управлению производственными процессами.

Автоматизация является качественно новым этапом в совершенствовании производства. Основные обязанности человека в этом случае — наблюдение за параметрами процесса и нештатных операций. Применение средств автоматизации позволяет увеличить число агрегатов и механизмов, обслуживаемых одним человеком. Основные операции, которые выполняет человек в этом процессе, — включение и отключение агрегатов, а в случае возникновения нештатных ситуаций — отключение регулятора и принятие на себя функции регулирования. Для этого он пользуется средствами дистанционного управления механизированными приводами различных регулирующих органов. Применение средств технологической защиты, блокировки и автоматического включения резервных механизмов позволяет автоматизировать, и сам процесс ликвидации аварийных положений.

При автоматизации одной области промышленности возникает потребность в перестройке технологии, аппаратуры и организации в смежной области. Автоматизация приносит наибольший эффект в тех случаях, когда технологи, конструкторы, специалисты по организации и планированию работают в тесном контакте со специалистами по автоматизации. Такая совместная работа предполагает их взаимопонимание, которое может быть достигнуто лишь в том случае, если специалисты различных профилей будут иметь общие представления об автоматизации производственных процессов.

Таким образом, автоматизация работы оборудования включает:

1. механизацию тяжелых работ и трудоемких процессов при оснащении агрегатов механизмами, заменяющими ручную работу персонала;

2. дистанционное управление, т. е. пуск, останов и управление работой механизмов на расстоянии с пульта, на котором сосредоточены средства управления основными регулирующими органами агрегатов. Дистанционное управление обычно осуществляется электрическим приводом, реже применяются пневматические или гидравлические приводы;

3. автоматизацию непрерывно протекающих процессов при нормальной работе оборудования, т. е. замену действий персонала по управлению механизмами работой автоматических регуляторов;

4. автоматическое управление по заданной программе (в том числе пуском агрегатов).

К функциям контроля за состоянием объекта относятся:

1. технологическая защита, автоматически предотвращающая и ликвидирующая нештатные ситуации, возникающие при работе оборудования. Защита осуществляет останов агрегатов или снижение их нагрузки, или производит различные локальные операции, предохраняющие агрегат от поломки;

2. блокировка, выполняющая в определенной последовательности ряд операций в случае возникновения начальной команды от устройств технологической защиты или со щита управления. В результате агрегат переводится из одного состояния в другое;

3. автоматическое включение резерва — устройств, пускающих в работу резервные элементы, не нарушая нормального протекания технологического процесса, в случае останова по какой-либо причине

работающих механизмов; технологическая сигнализация, автоматически подающая световой или звуковой сигнал при отклонении от нормы того или иного параметра.

Сигнализация автоматически подает сигнал при срабатывании защиты, блокировки, а также при включении резерва и служит для привлечения внимания дежурного персонала к месту возникновения неисправности.

Контролем за состоянием объекта управления называется процесс получения информации о большом числе контролируемых параметров технологического процесса. Основной задачей системы автоматического контроля является измерение параметров объекта управления и сравнение текущих значений с допустимыми, регистрация значений параметров и их текущих отклонений от заданных, сигнализация возникновения нештатных ситуаций. Системы автоматического контроля классифицируют по следующим признакам:

• числу точек контроля;

• характеру контролируемых параметров;

• точности измерения параметров;

• быстродействию;

• способу выбора точек контроля;

• расстоянию от объекта до системы контроля;

• видам обрабатываемых сигналов;

• наличию встроенных микропроцессорных средств.

По числу точек контроля выделяют одноточечные и многоточечные системы контроля. Одноточечные системы контроля применяют для простых объектов, а полученное значение параметра в текущей момент времени выводится на приборы рез дополнительной обработки.

Приборы одноточечной системы контроля — автоматические регистрирующие устройства, которые регистрируют текущей параметр на твердом носителе. Этот носитель является документом поведения объекта во времени.

Многоточечные системы контроля используют для анализа текущих параметров сложных объектов. Характерной особенностью таких систем является наличие средств обработки поступающих данных и вывода на приборы систем автоматизации усредненных значений и отклонений. Примером может служить система контроля отделения первой ступени ракеты после запуска. В этом случае регистрируются параметры отделения отработавшей ступени и включения двигателя следующей ступени. По согласованности работы этих двух точек контроля можно судить о поведении ракеты в полете.

По характеру контролируемых параметров выделяются специализированные и универсальные системы автоматизации. Специализированные системы обеспечивают контроль одной или нескольких заранее обусловленных физических величин. Универсальные системы контроля строятся по модульному принципу и содержат модули обработки сигналов, управления выбором контролируемого параметра, преобразования и нормирования входных сигналов; ряд датчиков, которые могут быть подключены к объекту управления. Быстродействие систем контроля зависит от скорости изменения характеристик объекта управления и числа точек контроля, Для быстропротекающих процессов необходимо производить повышенную частоту опроса выходных сигналов датчика.

По способам выбора точек контроля выделим системы с циклическим и адаптивным контролем. В системах с циклическим контролем последовательность контролируемых величин заранее обусловлена, и на каждом этапе контроля осуществляется последовательное измерение, вывод на прибор регистрации текущих значений параметров. Системы с адаптивным контролем обеспечивают измерение, вывод и регистрацию тех параметров, которые в данный момент являются активными или определяются диспетчером, в соответствии с условиями поведения объекта. По расстоянию от объекта до средств автоматического контроля системы бывают сосредоточенного, дистанционного и телемеханического контроля. Системы сосредоточенного контроля размещают в непосредственной близости от объекта управления. Они являются наиболее экономичными и наименее подвержены помехам. Системы дистанционного контроля размещают на определенном расстоянии от объекта управления, они содержат специальные средства предварительной обработки для передачи контролируемых параметров по линиям связи. Дистанционные системы значительно дороже сосредоточенных, их применяют при необходимости концентрации всей информации в диспетчерских пунктах. Системы телемеханического контроля содержат, дорогостоящую аппаратуру передачи данных, обеспечивают беспроводную связь средств контроля, установленных на объекте управления, и диспетчерского пункта.

По видам обрабатываемых сигналов выделяют аналоговые, дискретные и цифровые системы автоматического контроля. Аналоговые системы обрабатывают сигналы, которые проходят от датчика через преобразователь и устройство нормализации измеряемой величины к аналоговому измерительному и регистрирующему прибору. Дискретные системы обрабатывают сигналы, которые определяют одно из фиксированных состояний объекта управления (включено-выключено). Цифровые системы контроля обрабатывают аналоговые сигналы и представляют их в числовой форме для отображения на цифровом индикаторе, передачи в ЭВМ или цифровой регистрации текущих значений.

Применение отдельных видов автоматизации не освобождает персонал от выполнения ряда ручных операций и не позволяет сократить численность персонала до возможного минимума. Поэтому полный эффект от автоматизации достигается лишь при комплексном использовании всех ее средств в разумном сочетании.

В процессе производства в силу различных причин значения параметров технологического процесса могут изменяться, вызывая отклонение процесса от нормального режима. Нарушенный режим должен восстановиться и поддерживаться около заданного значения путем воздействия на технологический процесс через органы управления. Поддержание параметров технологического процесса в диапазоне заданных значений выполняет система автоматического регулирования (САР).

Система, предназначенная для поддержания некоторой величины в техническом объекте (производственном процессе) на заданном уровне и обладающая структурой, приведенной на рисунке 1, называется системой автоматического регулирования.

Необходимым условием работоспособности системы автоматического регулирования является ее устойчивость в управлении. Под устойчивостью понимают способность системы восстанавливать состояние равновесия, из которого она была выведена под влиянием возмущающих факторов, после прекращения действия этих факторов. Если система не способна возвращаться в состояние равновесия, которое было нарушено в процессе работы, то для практического использования она не пригодна.