Скачиваний:
44
Добавлен:
22.02.2014
Размер:
579.58 Кб
Скачать

- 20

Введение

Основой управления любым технологическим процессом является получение и обработка информации о состоянии работы объекта управления (ОУ), а также влияние на сам процесс с помощью устройства управления (УУ). Такие системы автоматического управления (САУ) должны учитывать все входные факторы, в том числе и возмущающие воздействия, чтобы работа объекта управления была не только устойчива, но и чтобы основные параметры и величины системы были однозначно определены. Построение систем автоматического управления требует создания качественных регуляторов, для которых отклонение от заданных значений величин процесса укладывались в заранее известные интервалы.

Данная задача является первостепенной в любой САУ. Построение качественного устройства управления требует создание такой системы, которая была бы устойчивой при некотором изменении внешних факторов или внутренних процессов.

В свою очередь, любые САУ можно классифицировать по виду уравнений, описывающих процесс, на линейные и нелинейные системы.

В выполняемой курсовой работе предлагается исследовать линейную и нелинейную системы и ознакомиться с влиянием различных типов узлов на устойчивость работы регулятора.

  1. ИССЛЕДОВАНИЕ ЛИНЕЙНОЙ ЧАСТИ СИСТЕМЫ

    1. Принцип действия системы

Дана принципиальная схема холодильной установки (чиллер).

Рисунок 1 – Принципиальная схема холодильной установки (чиллер).

Принцип действия системы. Теплая жидкость, подается на испаритель чиллера и там охлаждается за счет хладагента, который кипит в испарителе с температурой на 5–7 градусов ниже, чем температура жидкости на выходе. В результате отбора энергии, хладагент выкипает до парообразного состояния и поступает в компрессор, где он сжимается до давления 15–20 бар и далее поступает на конденсатор, в котором он охлаждается с помощью воздуха окружающей среды. Далее процесс повторяется.

    1. Построение функциональной схемы системы

На основе принципиальной схемы строим функциональную схему.

И – Испаритель; В – Вентиль; К – Компрессор; КОМ – Компрессор

воздушного охлаждения; Р – Ресивер; Ф – Фильтр.

Рисунок 2 – Функциональная схема холодильной установки (чиллер)

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

    1. Построение структурной схемы системы.

На основе полученной функциональной схемы, построим структурную схему системы.

W1 (p) - передаточная функция испарителя;

W2 (p), W4 (p), W7 (p), W9 (p) - передаточная функция вентиля;

W3 (p) - передаточная функция компрессора;

W5 (p) - передаточная функция компрессор воздушного охлаждения;

W6 (p) - передаточная функция ресивера;

W8 (p) - передаточная функция фильтра.

Рисунок 3 - Структурная схема холодильной установки (чиллер)

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

Передаточные функции звеньев исследуемой системы.

Передаточная функция компрессора:

W1 (р) = k1 / Т1р+1= 1/1.3p+1 (1)

Передаточная функция вентиля:

W2 (p) = k2 = 2 (2)

Передаточная функция компрессора:

W3 (р) = k3 / (Т3р+1) = 0.2/1.5p+1 (3)

Передаточная функция вентиля:

W4 (p) = k4 = 2 (4)

Передаточная функция компрессор воздушного охлаждения:

W5 (р) = k5 / (Т5р+1) =2/1.6p+1 (5)

Передаточная функция ресивера:

W6 (р) = k6 / (Т6р+1) =2/1.5p+1 (6)

Передаточная функция вентиля:

W7 (p) = k7 = 2 (7)

Передаточная функция фильтра – осушителя

W8 (p) = k8 = 1.2 (8)

Передаточная функция вентиля:

W9 (p) = k9 =0. 2 (9)

Рисунок 4 – Структурная схема холодильной установки (чиллер).

1.4 Преобразование структурной схемы системы.

Найдем общую передаточную функцию системы.

Передаточная функция последовательного соединения имеет вид:

(10)

Рисунок 5 - Структурная схема системы после преобразования

Запишем общую передаточную функцию исследуемой системы с

коэффициентами.

(11)

1.5 Определение устойчивости системы по критерию Гурвица

Передаточная функция САУ имеет вид:

, (12)

где знаменатель передаточной функции есть характеристическое уравнение:

(13)

Общий вид характеристического уравнения имеет вид:

. (14)

Определитель Гурвица составляется из коэффициентов характеристического уравнения. Для этого по главной диагонали определителя записываются все коэффициенты характеристического уравнения, начиная со второго, то есть , , , затем вверх записываются коэффициенты с возрастающим индексом, а вниз с убывающим индексом, на остальные оставшиеся места вписываются нули.

Для проверки правильности заполнения определителя Гурвица необходимо учесть, что по строкам чередуются коэффициенты с нечетными и четными индексами. Так первая строка – нечетные индексы, вторая – четные.

Из характеристического уравнения выпишем коэффициенты:

а0=1.84, а2=5.12, а4=1.

а1=5.04, а3=2.32.

Составим главный определитель Гурвица:

(15)

, (16)

(17)

(18)

(19)

Определители имеют один знак, следовательно, система является устойчивой, согласно критерию Гурвица.