СОДЕРЖАНИЕ

Введение 3

1. Исследование линейной части системы 4

   1. Описание принципиальной схемы системы автоматического

управления 4

2. Построение функциональной схемы двухконтурной атомной

станции 5

3. Построение структурной схемы двухконтурной атомной станции 5

4. Преобразование структурной схемы системы 8

5. Определение устойчивости системы по критерию Гурвица 8

6. Определение устойчивости системы по критерию Михайлова 12

7. Построение переходного процесса двухконтурной атомной станции 13

8. Построение амплитудно-частотной характеристики системы 14

9. Определение запаса устойчивости по логарифмической

амплитудночастотной характеристике и логарифмической

фазочастотной характеристике системы 16

2. Исследование нелинейной части системы 18

   1. Техническое задание 18

   2. Упрощение структурной схемы нелинейной системы 19

   3. Построение фазового портрета нелинейной системы 20

Заключение 23

Список использованных источников 24

ВВЕДЕНИЕ

Автоматическое регулирование представляет собой наиболее эффективный принцип автоматики при частичной автоматизации, когда технические средства автоматики осуществляют лишь простые функции управления, связанные с измерением, анализом, контролем различных физических величин и отработкой решений, принятых оператором в виде установок, программ или других сигналов управления.

Современные системы управления сложными объектами промышленной технологии строятся по иерархическому принципу. Это значит, что система управления такими объектами расчленяется на ряд систем, стоящих на разных уровнях подчинения. Система более высокого ранга, ориентируясь на общий (глобальный) критерий управления, выдает команды на включение или отключение отдельных локальных объектов, а также осуществляет выбор частных критериев управления этими объектами. Локальные системы управления осуществляют поддержание заданных оптимальных режимов как в пусковых, так и в нормальных эксплуатационных условиях. Являясь нижним иерархическим уровнем автоматических систем управления промышленными объектами локальные системы осуществляют функции измерения, контроля и регулирования основных технологических параметров, характеризующих состояние технологического процесса. Количество регулируемых параметров в отдельно взятой локальной системе управления невелико и составляет один или два параметра. Из общего числа систем управления современным производством локальные системы составляют около 80%. Качество работы локальных систем управления во многом определяет стабильность и качество выходного продукта, а, следовательно, и рентабельность производства.

1 Исследование линейной части системы

1. Описание принципиальной схемы системы автоматического управления

1

3

4

5

6

7

8

2

1 - сепаратор; 2 - парогенератор; 3 - турбина; 4 - конденсатор; 5,6 - насос;

7 - реактор; 8 - подогреватель.

Рисунок 1- Принципиальная схема двухконтурной атомной станции

На рисунке 1 приведена принципиальная схема двухконтурной атомной станции, в которой теплоносителем является вода, циркулирующая под давлением 150160 бар (153163,2 кгс/см²). За счет тепла, выделяющегося при расщеплении ядер атомного горючего в реакторе 7, вода (теплоноситель) испаряется. Образовавшийся влажный пар поступает в сепаратор 1, где от пара отделяется влага, и почти сухой насыщенный пар поступает в парогенератор (испаритель) 2. Отдавая здесь тепло воде (рабочему телу), пар конденсируется и идет в подогреватель 8, куда поступает также влага из сепаратора 1. Смесь конденсата и влаги подогревает в подогревателе воду, идущую в парогенератор, и охлаждается, после чего подается насосом 6 обратно в реактор. Процесс в первом контуре замыкается.

Насыщенный пар, образующийся в парогенераторе при давлении 88,2 бар (90 кгс/см²), направляется в реактор, где перегревается до температуры 500°С и затем поступает в турбину 3. Здесь пар расширяется, производя работу, и уходит в конденсатор 4. Конденсат насосом 5 подается в подогреватель 8, где, как было указано, подогревается теплоносителем, и поступает в парогенератор, в котором испаряется. Процесс во втором контуре также замыкается.

1.2 Построение функциональной схемы двухконтурной атомной станции

На основе имеющейся функционально-принципиальной схемы построим функциональную схему.

Ф

P,n

n,t

Q

ункциональная схема – это схема, состоящая из функциональных элементов, которые показывают их функциональное назначение при автоматическом управлении технологическим процессом и связь между ними.

n

n

t

n

P - давление пара; n – концентрация пара; t – температура пара; Q - работа

Рисунок 2 - Функциональная схема двухконтурной атомной станции

1.3 Построение структурной схемы двухконтурной атомной станции

На основе полученной функциональной схемы, задав численное значение сигналов, построим структурную схему системы.

Структурная схема системы автоматического управления отражает прохождение и преобразование сигналов в звеньях системы управления.

Структурная схема системы будет иметь вид, изображенный на рисунке 3.

Передаточная функция парогенератора:

С учетом коэффициентов:

(1)

W₁(p) - передаточная функция парогенератора;

W₂(p) - передаточная функция реактора;

W₃(p) - передаточная функция турбины;

W₄(p) - передаточная функция конденсатора;

W₅(p) - передаточная функция насоса;

W₆(p) - передаточная функция подогревателя.

Рисунок 3 - Структурная схема двухконтурной атомной станции

Передаточная функция реактора:

С учетом коэффициентов:

(2)

Передаточная функция турбины:

С учетом коэффициентов:

(3)

Передаточная функция конденсатора:

С учетом коэффициентов:

(4)

Передаточная функция насоса:

С учетом коэффициентов:

(5)

Передаточная функция подогревателя:

С учетом коэффициентов:

(6)

Таким образом передаточные функции элементов, входящих в структурную схему будут иметь следующий вид: