ЗАДАНИЕ

1 Расчет линейных САУ

2 Расчет нелинейной САУ

3 Расчет дискретной САУ

ВВЕДЕНИЕ

Целью данной курсовой работы является исследование системы частотно-импульсного дозирования жидкостей при свободном истечении.

Большую группу САД составляют напорные и безнапорные системы истечения. Специфика технических производств потребовала создания различных по принципу действия и назначению систем истечения - объемных и весовых, непрерывного и дискретного действия. Наибольшее распространение в химической промышленности получили объемные дозирующие устройства, способные работать в качестве дискретных питателей в импульсных САД.

1 Расчет линейных сау

1.1 Выбор линейной сау

Автором данной курсовой работы была выбрана система частотно-импульсного дозирования жидкостей свободного истечения.

На рисунке 1 представлена функциональная схема системы частотно- импульсного дозирования жидкостей свободного истечения.

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

ПУ – прибор управления.

Рисунок 1 - Функциональная схема системы частотно-импульсного дози-

рования жидкостей свободного истечения

Принцип действия.

Здесь точность дозирования простым исполнительным устройством ИУ1, работающим в трудных эксплуатационных условиях, определяется выносной за­дающей частью - прибором управления ПУ, связанным с исполнительными уст­ройствами электрическими или пневматическими импульсными линиями. В им­пульсной САД свободного истечения при подаче пневматического командного импульса к исполнительному устройству ИУ2 вначале открываются клапаны 10 и 13 и мерная емкость 11 заполняется из напорной емкости 9.

Затем клапаны 10 и 13 закрываются и открываются клапаны 12 и 14, и жидкость из ем­кости 11 сливается.

Определяем функциональные звенья.

Объект регулирования (OP) - импульсная САД свободного истечения, в которой происходит процесс регулирования.

Регулируемая величина X(t) - объем дозы поступаемой и истекакмой жидкости за цикл при заданной частоте следования командных импульсов, устанавливаемой в приборах управления.

Управляющее воздействие Q(t) - подача жидкости в мерную емкость.

Исполнительное устройство (ИУ) - электрические или пневматические импульсные линии, связанные с прибором управления ПУ и клапанами 10, 12, 13, 14.

От прибора управления ПУ зависит частота импульсов подаваемых по импульсным линиям связи к клапанам, которые определяют объемы поступления и истечения жидкости из мерной емкости. Чем больше частота импульса, тем чаще жидкость будет поступать, и истекать из мерной емкости.

Датчики (D1,D2) - клапана 10,13 и 12,14, которые служат для регулирования объемов доз поступающей и истекающей жидкости из мерной емкости и преобразование их в импульсный сигнал.

Задающее устройство (ЗУ) - прибор управления ПУ, вырабатывающий заданную частоту импульсов.

Выходной сигнал от задающего устройства - предписанная частота импульсов f_np, выходной сигнал от датчика - действительная частота импульсов fd, которая подается на сравнивающее устройство с помощью импульсных линий связи. Работа сравнивающего устройства заключается в сравнении этих двух сигналов. В результате, чем больше частота и длительность вырабатываемых импульсов, тем чаще и на дольше открываются и клапаны, тем самым обеспечивается большой объем доз поступающей жидкости в измерительную емкость и ее свободное истечение из нее. Производительность Q импульсных САД определяется формулой:

Q = Vo*f,

где Vo - объем доз за цикл;

f - частота следования командных импульсов.

Передаточные функции звеньев исследуемой системы.

Передаточная функция прибора управления:

Wпy (p) = 1.

Передаточная функция бака с открытой крышкой:

W6 (р) = kб/Тр+1 = 0.5/1.2+1,

где, Т - постоянная времени импульсов, Т = 1.2 с.;

kб - передаточный коэффициент бака с открытой крышкой, выбран из диапазона (0.1÷0.9), kб = 0.5.

Передаточная функция системы клапанов 1 (клапаны 10, 13):

^{Wкл1 (р) = k1=0.5,}

где, k1 - передаточный коэффициент системы клапанов 1, выбран из диапазона (0.1÷0.9), k1 =0.5.

Передаточная функция системы клапанов 2 (клапаны 12, 14):

Wкл2 (p) = k2 = 0.5,

где, k2 - передаточный коэффициент системы клапанов 2, выбран из диапазона (0.1÷0.9), k2 = 0.5.

Передаточная функция клапана 9:

Wкл9 (р) = k9 = 0.5,

где, k9 - передаточный коэффициент клапана 9, выбран из диапазона (0.1÷0.9),

k9 = 0.5.

Передаточная функция емкости с жидкостью с закрытой крышкой:

Weм (р) = kем/ (Тр+1)² = 1/ (1.2р+1)²,

где, kем - передаточный коэффициент емкости с жидкостью, выбран из диапазона (0.5÷2), kем = 1.

Строим структурную схему исследуемой САД.

Рисунок 2 – Структурная схему исследуемой САД

1.2 Упрощение структурной схемы исследуемой системы

Складываем передаточные функции Wкл9 (p), Wкл1 (p), Wем (p).

W1 (p) = Wкл9 (p) + Wкл1 (p) + Wем (p),

^.

W_пу(р)

Wб (р)

W1 (p)

Wk2 (р)

Рисунок 3 - Структурная схема исследуемой САД после первого преобра-

зования

Перенесем ПУ через сумматор^.

W_пу(р)

Wб (р)

W1 (p)

Wk2 (р)

1/ W_пу(р)

Рисунок 4 - Структурная схема исследуемой САД после второго преобра-

зования

^{Упрощаем схему и получаем следующий вид функциональной схемы.}

W2 (p) = Wб (p)*W1 (p)*Wпу (p)

W3 (p) = Wкл2 (p)/Wпу (p)

W3 (p) = 0.5/1 = 0.5

W2 (p)

W3 (p)

Рисунок 5 - Структурная схема исследуемой САД после третьего преобра-

зования

Запишем передаточную функцию исследуемой системы САД.

Для определения устойчивости системы, запасов устойчивости, прямых и косвенных оценок необходимо рассчитать и построить ряд различных характеристик (переходная, импульсная функции, АФХ, АЧХ, ЛАЧХ, ЛФЧХ). Для этого можно воспользоваться пакетом прикладных программ Math soft Apps MathCAD).