- •1.2 Составление структурной схемы выбранной системы автоматического регулирования по принципиальной схеме
- •1.3 Преобразование структурной схемы и расчет передаточной функции для замкнутой и разомкнутой систем
- •Построение фазового портрета и переходного процесса
- •0, Если
- •Заключение
- •Список литературы
Введение
Современная промышленность характеризуется непрерывным повышением производительности машин и агрегатов, повышением качества выпускаемой продукции и снижением ее стоимости. Большие скорости протекания производственных процессов и повышение требований к точности их выдерживания привели к широкому применению систем автоматического регулирования. Система автоматического регулирования должна обеспечивать поддержание на определенном уровне или изменение по заданному закону некоторых переменных характеристик (регулируемых величин) в машинах и агрегатах с помощью различного рода технических средств без участия человека.
Необходимо также добавить, что проведение некоторых технологических процессов возможно только при условии их полной автоматизации, так как малейшее замешательство человека и несвоевременное его воздействие на процесс могут привести к серьёзным последствиям.
Внедрение автоматизации способствует безаварийной работе оборудования, значительно снижает случаи травматизма, предупреждает загрязнение окружающей среды.
1. Исследование линейной системы автоматического регулирования
1.1 Описание выбранной линейной системы автоматического регулирования
В данной работе для исследования мною выбрана система автоматического регулирования уровня жидкости в емкости с использование буйкового уровнемера и пневмосилового преобразователя.
Рис. 1 Принципиальная схема автоматического регулирования уровня
1 – технологическая емкость;
2 – буек;
3 – соединительный шток;
4 – ножевая опора (призма);
5,7 – передаточные рычаги;
6 – противовес;
8 – Т - образный рычаг;
10, 11 – узел «сопло-заслонка»;
12 – Г - образный рычаг;
13 – пневмоусилитель;
14 – сильфон обратной связи;
15 – регулирующий клапан;
16 – корректор
Принцип действия основан на изменении силы Архимеда, действующую на буек 2, при изменении уровня жидкости. При изменении уровня в емкости 1 буек 2 не перемещается вместе с уровнем, а только создает силу рассогласования. При увеличении уровня жидкости начинает увеличиваться сила Архимеда, которая нарушает равновесие между моментами буйка 2 и противовеса 6. Это рассогласование действует на Т - образный рычаг и в результате заслонка 10 пневмосилового преобразователя перемещается. Принцип действия пневмосилового преобразователя основан на силовой компенсации моментов, развиваемых измерительным блоком и блоком обратной связи. Он предназначен для преобразования входного параметра (перемещение заслонки) в пневматический сигнал дистанционной передачи (20 … 100 кПа). Возникший в линии сопла сигнал управляет давлением, поступающим с пневмоусилителя 13 в сильфон обратной связи 14. Сигнал, поступающий в сильфон 14, одновременно является выходным сигналом пневмосилового преобразователя (20 … 100 кПа). Сигнал 20 … 100 кПа поступает на мембранный исполнительный механизм регулирующего клапана 15. Клапан, изменяя проходное сечение трубопровода подачи жидкости, регулирует уровень в емкости.
1.2 Составление структурной схемы выбранной системы автоматического регулирования по принципиальной схеме
Определим объект регулирования и действующие на него факторы.
Объект регулирования (ОР) – технологическая емкость 1, в которой происходит регулирование уровня жидкости;
Регулируемая величина X(t) – уровень жидкости;
Возмущающее воздействие f(t) – изменение расхода жидкости;
Управляющее воздействие Q(t) – подача жидкости в емкость для восстановления заданного уровня.
Функциональная схема ОР и сигналы, действующие на него, показаны на рисунке 2.
F(t) – изменение расхода жидкости
ОР – технологическая емкость
в емкость X(t) – уровень жидкости
Рис. 2 Функциональная схема ОР и сигналы, воздействующие на него
Определим элементы функциональной схемы.
Исполнительное устройство (ИУ) – регулирующий клапан 15, от которого зависит количество поданной жидкости в технологическую емкость 1;
Датчик (Д) – буек 2, который служит для измерения регулируемой величины (уровня жидкости) и преобразования ее в силу, действующую на Т - образный рычаг 8;
Задающее устройство (ЗУ) – заданное положение противовеса 6; Выходной сигнал от ЗУ – момент М, который приложен к рычагу 5. М = F·l1, где F – сила тяжести противовеса 6; l1 – плечо силы F;
Выходной сигнал от датчика – момент силы Архимеда МА, который действует на рычаг 5. МА = FА·l2, где FА – сила Архимеда, l2 – плечо силы FА;
Устройство сравнения – рычаг 5. Работа устройства сравнения 5 заключается в сравнении двух сигналов от Д и ЗУ (М и МА). В результате, чем меньше уровень жидкости, тем меньше момент МА, тем выше поднимается правая часть рычага 5. В итоге, тем больше будет поступать жидкости через клапан 15 в емкость1. Выходной сигнал от устройства сравнения ΔМ = МА – М.
Составим структурную схему регулирования уровня жидкости в емкости (рисунок 3).
МА ΔМ ΔМ’ S ΔP P S L
M MC P
L
Рис. 3 Структурная схема регулирования уровня жидкости в емкости
ОР (емкость 1) является апериодическим звеном первого порядка:
, где К1 = 1,5; Т1 = 1,5 c.
Датчик (буек 2) является усилительным звеном:
, где K2 = 1.
Задающее устройство является усилительным звеном:
, где K3 = 2.
Рычаг 8 является усилительным звеном:
, где K4 = 0,2.
Передаточная функция заслонки имеет вид:
, где K5 = 1; T5 = 0,2 c.
Пневмоусилитель 13 является усилительным звеном:
, где K6 = 3.
Сильфон 14 является усилительным звеном:
, где K7 = 2.
Исполнительное устройство 15 (клапан) является апериодическим звеном:
, где K8 = 2; T8 = 0,5 c.
Здесь Ki – коэффициент усиления или передаточный коэффициент звена;
Ti – постоянная времени звена.