Введение

Автоматизация технологических процессов всё более широко внедряется во все области техники, в том числе и в технику ядерной энергетики и АЭС в целом. Автоматизация – одно из самых прогрессивных направлений в общем развитии науки и техники.

Автоматическое управление является более точным, быстродействующим и эффективным по сравнению с ручным управлением, поэтому тенденция его повсеместного внедрения глубоко оправдана. Автоматизация в промышленности означает дальнейший рост производительности труда. Современная автоматизированная система состоит из большого количества вычислительных машин, соединённых в один комплекс управления, в котором координирующее действие и контроль осуществляет человек.

Автоматизация управления атомными энергетическими установками вызывается необходимостью обеспечить безопасность обслуживающего персонала, предохранить реактор и всю установку от опасных режимов работы.

Возрастание требований к качеству работы САР, увеличение объема перерабатываемой информации, сложность объектов управления привели к тому, что средствами аналоговой техники и непрерывной автоматики, не говоря уже о ручном управлении, нельзя решить многие практические задачи. В результате в современных системах управления и регулирования технологическими процессами стали широко использовать дискретные (цифровые) системы автоматизации, в состав которых входят электронные вычислительные машины (ЭВМ) или специализированные цифровые устройства.

Дискретные системы автоматического регулирования имеют ряд преимуществ:

- дискретные элементы обеспечивают более высокую точность передачи и преобразования информации;

- дискретные сигналы в меньшей степени подвержены к искажениям при передаче и хранении информации (имеют высокую устойчивость, меньше зависят от температуры);

- дискретный режим позволяет значительно повысить пропускную способность (скорость передачи информации);

- дискретные сигналы легко преобразуются в цифровой код и обрабатываются с помощью ЭВМ;

- при использовании дискретных сигналов значительно снижаются массогабаритные показатели аппаратуры;

- в дискретных САР просто осуществляется перестройка структуры и регулировка параметров.

В отличие от других систем автоматического регулирования дискретная САР, кроме непрерывной, содержит ещё и дискретную часть, в которую входят электронная вычислительная машина (ЭВМ) и преобразователи непрерывных величин (сигналов) в дискретные и наоборот (АЦП и ЦАП).

Аналого-цифровой преобразователь (АЦП) осуществляет преобразование непрерывного сигнала в дискретный (цифровой). При исследовании дискретных САР аналогово-цифровой преобразователь представляется в виде идеального ключа (дискретизатора или простейшего импульсного элемента) способного мгновенно размыкаться и замыкаться, генерируя на выходе последовательность мгновенных равноотстоящих импульсов типа δ-функций, амплитуда импульсов при этом будет пропорциональна величине непрерывного сигнала в момент замыкания ключа.

От АЦП сигнал поступает на ЭВМ, в которой реализован алгоритм управления объектом (в цифровых регуляторах – закон регулирования). ЭВМ представляется как последовательное соединение цифрового фильтра, осуществляющего преобразование входного сигнала по заданному алгоритму, и звена запаздывания с передаточной функцией e^-TS, учитывающей время запаздывания сигнала в цифровом фильтре.

Цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП) осуществляет преобразование дискретного сигнала на выходе ЭВМ в непрерывный, подаваемый на исполнительный двигатель, и представляется в виде формирующего элемента (ФЭ). Формирующий элемент преобразовывает мгновенные импульсы на его входе в последовательность модулированных импульсов, форма и параметры которых зависят от изменения входного сигнала.

Таким образом, сложность объектов управления, увеличение объёма перерабатываемой информации, возрастание требований к качеству работы САР обуславливает использование современных автоматизированных систем – дискретных САР, построенных на базе электронно-вычислительной техники, что вызывает необходимость преобразования в системе аналоговых сигналов в дискретные (цифровые) и наоборот. Поэтому специалист в области автоматизации технологических процессов и производств должен глубоко знать принципы и методы построения систем управления, закономерности протекающих в них процессов.

Целью курсового проекта является разработка и исследование дискретной системы автоматического регулирования, которая должна автоматически отслеживать и в случае необходимости, поддерживать постоянное значения регулируемой величины с определенной (заданной) точностью.

Задача исследования дискретных САР заключается в разработке функциональной схемы, структурных схем с ПФ замкнутой и разомкнутой САР, определении Z-ПФ замкнутой и разомкнутой САР, определение устойчивости САР по разным методами, которые основаны на дискретных преобразованиях Лапласа, w-, Z- преобразований. Также в задачу входит коррекция САР в случае ее неустойчивости, построение переходного процесса и определение показателей качества.