ЧАСТЬ ПЕРВАЯ

Ввиду простоты и наглядности, автором данной работы была выбрана система автоматического управления станком шлифования валов.

Рис.1. Принципиальная схема системы автоматического управления станком шлифования валов.

Принцип действия. На станок (1) подается непрерывный электросигнал из сети (2) через сильфонный прибор. Этим сигналом станок приводится в рабочее состояние и начинает шлифовать (стачивать) вал (3). По мере уменьшения диаметра шлифуемого вала, плавающие губки (4) сближаются, расстояние между соплом (5) и заслонкой (6) уменьшается. Уменьшение просвета «сопло-заслонка» приводит к увеличению давления в измерительной ветви (7), и, соответственно, в камере (8) сильфонного прибора, куда подается постоянное давление из специального устройства (9). Под действием нарастающего давления камера постепенно расширяется, и при определенном значении давления, происходит соприкосновение контактов (10) с клеммами (11). Это приводит к уменьшению тока в цепи «станок – сильфонный прибор», что, в свою очередь, вызывает размыкание индукционных реле (12). Поступление электрического сигнала к станку прекращается и станок выключается.

Объект регулирования (ОР) – шлифовальный станок, управление которым ведется с целью уменьшения диаметра вала.

Регулируемая величина X(t) – диаметр вала.

Управляющее воздействие Q(t) – подача электрического сигнала на станок.

Исполнительное устройство (ИУ) – сильфонный прибор, состоящий из камеры давлений (8), контактов (10), клемм (11). От сильфонного прибора зависит наличие или отсутствие электросигнала в цепи станка.

Датчик (D) – измерительная головка, состоящая из плавающих губок (4), сопла (5), заслонки (6), стягивающей пружины (13), измерительной ветви (7). Датчик служит для измерения регулируемой величины (диаметр вала) и преобразования ее в давление в камере.

Задающих устройств два:

ЗУ1 – источник электросигнала в сети.

ЗУ2 – устройство, подающее постоянное (заданное) давление в камеру. Рассмотрим, как в данной САУ происходит работа сравнивающего устройства. Выходной сигнал от задающего устройства – предписанное давление . Выходной сигнал от датчика – действительное значение давления , которое передается на сравнивающее устройство с помощью измерительной ветви. Работа сравнивающего устройства заключается в сравнении этих двух сигналов. В результате, чем больше давление в камере, тем больше она расширится, и тем скорее контакты соприкоснутся с клеммами, и тем скорее станок отключится. Величина изменения давления в камере сильфонного прибора определяется уравнением:

Исходя из принципа действия данной САУ нелинейный элемент НЭ (индукционное реле) расположен между сильфоном (ИУ) и станком (ОР).

Рис.2. Полная функциональная схема исследуемой САУ.

Описание установки.

Определение возможности захвата газа рабочим колесом насоса и количественная оценка рассматриваемого процесса для основных рабочих режимов насоса проводились в основной трассе водяного стенда. Для этого в стенд встраивался сепаратор газа 6, который представляет собой цилиндрическую емкость. Подача воды в сепаратор осуществляется через отверстие в нижней части цилиндра. Вода из сепаратора выходит через сифонную трубку. Вода в сепаратор подается из двух точек основного контура: из верхней части макета коллектора 4 или из трубопровода после расходомерной диафрагмы 1. Из трубопровода отбор воды осуществляется с четырех различных уровней. Вода из сепаратора газа сливается через трубопровод, подсоединенный к патрубку слива воды из холодильников 2 стенда. Для контроля уровня воды в сепараторе имеется водомерное стекло, благодаря чему можно измерить объем газа. Для измерения расхода воды через бак-сепаратор на подводящей трубе установлена расходомерная диафрагма 5.

При провелении испытаний стенд заполнялся дистиллированной водой до заданного уровня заливки в баке насоса, а в газовой полости создавалось заданное давление газа. Включался опытный насос. Когда стенд выходил на установившийся режим, корректировалась подача насоса, продувался сепаратор для удаления воздуха. Проба воды в сепараторе отбиралась из трубопровода первого и третьего уровней.

1,5-расходомеры;

2-холодильники;

3-опытный насос;

4-макет коллектора;

6-бак-сепаратор.

Составление структурной схемы и ее преобразование.

По данной принципиальной схеме составим структурную схему:

ПУ

ОР

ИУ

подача воды объем газа

-

Д

ПУ: холодильник (передаточная функция-W₁(p))

ОР: бак-сепаратор (W₂(p))

ИУ: насос (W₃(p))

Д: расходомер (W₄(p))

По заданной принципиальной функциональной схеме получить структурную функциональную схему. По структурной схеме системы управления (СУ) построить АЧХ разомкнутой и замкнутой системы. Исследовать устойчивость СУ по одному из критериев. Построить ЛАЧХ и ЛФЧХ, определить запасы устойчивости по фазе и амплитуде. Построить переходный процесс и провести анализ качества управления, определить все его показатели. При неудовлетворительном качестве управления дать рекомендации по его улучшению.

Принципиальная схема регулирования температурного режима теплицы за счет автоматизации проветривания.

Основой устройства (рис. 1) является температурный датчик 1 (биметаллический или жидкостный) с управляющим золотником 2. При снижении температуры происходит включение двигателя 5 и вода из бачка 3 через золотник поступает в резервуар 4 на форточке-фрамуге 6, закрывая ее. При повышении температуры вода из резервуара-форточки выливается через золотник и форточка открывается для проветривания.

Рис. 1. Устройство для регулирования температуры в теплице

1. Основы теории автоматического регулирования: Учебник для машиностроительных специальных вузов/ В.И. Крутов, Ф. М. Данилов, П. К. Кузьмин и др.; Под ред. В. И. Крутова. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 1984. - 368 с.: ил.

2. Теория автоматического управления/ Под ред. А.В. Нетушила. – М.: высшая школа, 1977. – 519 с.: ил.

3. Основы автоматического регулирования/ Под ред. В.С. Пугачева. – М.: Наука, 1974. – 720 с.: ил.

4. Самоучитель MathCad 11 Кирьянов Д.В.. – СПб.: БХВ – Петербург, 2003. – 560с

5. Кетков Ю.Л., Кетков А.Ю., Шульц М.М. MATLAB 6.х.: Программирование численных методов. – СПб.: БХВ-Петербург, 2004. – 672 с.: ил.

6. Исследование САУ на фазовой плоскости: Методические указания к лабораторной работе по курсу «Теория автоматического управления», Балаково 2004

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

Рис.1. Принципиальная схема системы частотно-импульсного дозирования жидкостей: б-свободного истечения.