Раздел 1 " Расширенное техническое задание"

В разделе необходимо отразить следующие вопросы:

1. Назначение ЛСАУ (основные области применения, характер выполняемой работы, перечень задач и т.д.).

2. Состав ЛСАУ (перечисляются входящие устройства, модули и т.д.).

3. Технические требования:

- технические характеристики системы;

- условия эксплуатации системы;

- требования к помехозащищенности;

- обеспечение удобства обслуживания и безопасности эксплуатации.

4. Требования по надежности ( количественные значения параметров надежности ).

Раздел 2. "Выбор и обоснование выбора элементной базы локальной

системы управления"

В данном разделе следует рассмотреть следующие вопросы:

1. Проведение поиска элементов системы по справочной литературе.

2. Проведение сравнительного анализа ряда подобранных элементов по техническим характеристикам.

3. Сопоставление условий эксплуатации системы и технических на использование подобранных элементов.

4. Анализ связей между элементами системы.

5. Проведение линеаризаций характеристик нелинейных элементов системы.

6. Проведение необходимых расчетов величин для определения передаточных функций подобранных элементов системы.

Раздел 3. "Расчет датчика обратной связи локальной системы управления"

Раздел выполняется в два этапа:

1.Анализ выбранного датчика обратной связи на предмет устойчивости от внешних помех.

2. Расчет основных элементов датчика, удовлетворяющих заданным условиям.

Раздел 4 "Расчет характеристик системы"

В данном разделе необходимо провести расчет устойчивости системы по одному из известных критериев устойчивости автоматических систем.

Раздел 5. "Построение ЛАЧХ системы и ее анализ"

В разделе необходимо провести построение логарифмической амплитудной характеристики системы, определение запасов устойчивости и проведение анализа характеристики системы.

Раздел 6. "Построение ЖЛАЧХ системы, ЛАЧХ корректирующего устройства"

В разделе необходимо провести:

- построение желаемой логарифмической амплитудно-частотной

характеристики системы;

- определение параметров желаемой системы ;

- построение логарифмической амплитудно-частотной характеристики

корректирующего устройства.

Раздел 7. "Расчет корректирующего устройства."

В разделе необходимо провести:

- расчет параметров непрерывного корректирующего устройства;

- обоснование установки корректирующего устройства в систему;

- расчет дискретного корректирующего устройства;

- блок-схема корректирующей программы.

В разделе "Выводы и заключения" необходимо подвести итог о проделанной работе и сделать заключение о полном выполнении пунктов технического задания, а также наметить основные пути дальнейшего совершенствования разработанной автоматической системы.

Раздел "Перечень используемой литературы" должен содержать перечень тех книг, журнальных статей, нормативно-технических документов, которые были использованы при работе над курсовым проектом. На указанные в перечне работы должны быть сделаны ссылки по тексту пояснительной записки.

В раздел " Приложения" включаются следующие документы:

- перечень элементов к схеме электрической принципиальной, если он не размещен на чертеже;

- построение ЛАЧХ, ЖЛАЧХ и ЛАЧХ КУ;

- программа дискретного корректирующего устройства.

При изложении и оформлении материала расчетно- пояснительной записки необходимо придерживаться основных требований и рекомендаций по выполнению текстовых документов.

Приложение ПЗ должно быть изложено грамотно, ясным техническим языком и кратко. Рекомендуется избегать сложных и длинных предложений.

В тексте не должно быть общих фраз, общих рекомендаций, распространяющихся на автоматические системы вообще, необходимо строго

обосновывать все произведенные расчеты. Пояснительная записка должна быть выполнена с применением ЭВМ на одной стороне стандартных листов писчей бумаги формата А4 и подшита в обложку с титульным листом по типовой форме. Формулы по тексту должны иметь обязательное обозначение и расшифровку входящих в них элементов с указанием единиц измерения в системе СИ. Нумерация формул должна быть сквозной и выполнена арабскими цифрами с правой стороны на уровне формул в круглых скобках. Необходимо указывать литературный источник, откуда данная формула заимствована.

При построении и обозначении в расчетно- пояснительной записке таблиц, графиков, схем и других иллюстрированных материалов следует придерживаться следующих правил:

- таблицы необходимо сопровождать тематическими заголовками, каждая таблица в тексте должна иметь свой номер, нумерация должна быть сквозной;

• графикам необходимо давать свой номер и тематический заголовок.

ПРИМЕРЫ ВЫПОЛНЕНИЯ ОТДЕЛЬНЫХ РАЗДЕЛОВ

КУРСОВОЙ РАБОТЫ

1. РАСШИРЕННОЕ ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ

Проектируемая локальная система управления предназначена для регулирования температуры пара, поступающего в турбину.

Принципиальная схема паротурбинной установки показана на рисунке 1, процесс получения энергии происходит следующим образом. В паровом котле и в перегревателе теплота горения топлива передается воде. Полученный пар поступает в турбину, где происходит преобразование теплоты в механическую работу. Отработанный пар поступает в конденсатор. Полученный конденсат насосом отправляется в питательный бак, откуда питательным насосом сжимается до давления, равного в котле, и подается через подогреватель в паровой котел.

1 – микропроцессор со встроенным аналогово-цифровым преобразователем; 2 – термопара; 3 – подогреватель; 4 – подогреватель; 5 – котел; 6 – питательный насос; 7 – питательный бак; 8 – турбина; 9 – конденсатор; 10 – конденсаторный насос.

Рисунок 1 – Принципиальная схема паротурбинной установки

Технические характеристики системы:

• время регулирования не более, сек 900;

• перерегулирование не более, % 30;

• частота опроса датчика, 1/с 0,2;

• максимально допустимая скорость, рад/с 0,8;

• максимально допустимое ускорение, рад/c² 0,55.

2 ВЫБОР И ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА ЭЛЕМЕНТНОЙ БАЗЫ

ЛОКАЛЬНОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ

2.1 Выбор микропроцессора

В данной локальной системе управления происходит регулирование одного параметра – температуры пара, поэтому на микропроцессор поступает сигнал с одного датчика. Следовательно, у микроконтроллера должен быть один вход, для получения данных от датчика и один выход для подачи управляющего сигнала на исполнительный механизм. Для большей точности и функциональной гибкости выберем микроконтроллер со встроенным скоростным и высокоточным АЦП. Из этих соображений был выбран микроконтроллер C8051F064 фирмы SiLabs с аналого-цифровыми преобразователями. Преимуществом такого однокристального решения, помимо уменьшения площади, занимаемой компонентами на печатной плате, являются улучшение показателей по энергопотреблению, снижение цены законченной системы, упрощение процесса разработки.

Основные технические данные микроконтроллера приведены в таблице 1

Таблица 1 – Технические характеристики микроконтроллера C8051F064:

Название параметра	Значение параметра
1	2
Разрядность АЦП, бит	16
Частота выборки	1 Msps
Количество каналов АЦП	2
Интегральная нелинейность, LSB	+0,75
Энергопотребление, мВт	20
Розничная цена*, долл. США	12,4

Продолжение таблицы 1

1		2
Пиковая производительность, MIPS		25
Флэш ПЗУ, кБ		32, 64
ОЗУ, Байт		4352
Линии ввода-вывода		24,59
Точность встроенного генератора		+2%
АЦП	Разрядность, бит		16+16
	Каналов		2
	Скорость sps		1М+1М
Тип корпуса			TQ100,TQ64

Микропроцессор является прогаммно-управляемым устройством, поэтому его передаточная функция имеет вид:

W(p)=1.

4 РАСЧЕТ УСТОЙЧИВОЙ СИСТЕМЫ

Преобразуем функциональную схему, представленную в соответствии с рисунком 1, в структурную схему на основе передаточных функций полученных в пункте 2. Структурная схема локальной системы регулирования температурой пара в паротурбинной установке представлена на рисунке 5.

1

2

Рисунок 5 – Структурная схема локальной системы регулирования температурой пара в паротурбинной установке

Передаточная функция микропроцессора: W₀(p)=1,

Передаточная функция подогревателя:

Передаточная функция котла:

Передаточная функция пароперегревателя:

Передаточная функция турбины:

Передаточная функция конденсатора:

Передаточная функция питательного насоса:

Передаточная функция конденсаторного насоса:

Передаточная функция питательного бака:

Передаточная функция термопары:

Преобразуем структурную схему. Перенесем сумматор 1 через элемент W₁(p) и поменяем его местами с сумматором 2.

Рисунок 6 – Структурная схема с перенесенным сумматором

Найдем общую передаточную функцию с помощью программы MathCad.

Определим устойчивость системы по критерию Гурвица. Для устойчивости системы необходимо и достаточно, чтобы все коэффициенты характеристического уравнения и все миноры определителя Гурвица были положительными.

Характеристического уравнения системы из имеет вид:

Коэффициенты характеристического уравнения:

Все коэффициенты характеристического уравнения положительные. Значит, необходимое условие устойчивости выполняется.

Составим определитель Гурвица. Для этого по главной диагонали определителя выписываются все коэффициенты характеристического уравнения, начиная с первого, затем вверх записываются коэффициенты с возрастающим индексом, а вниз с убывающим индексом. Из главного определителя составляются частные определители, начиная с первого порядка до порядка характеристического уравнения.

Определим значения всех миноров:

Темы курсовой работы

1. САУ сушильной камерой для пиломатериалов на эффекте Доплера

2. САУ листопрокатным станом

3. САУ ходом экскаватора

4. САУ положения водительского кресла автомобиля

5. САУ тормозными колодками автомобиля

6. САУ системы освещения автомобиля

7. САУ газотурбогенератором

8. САУ струйным однокаскадным гидравлическим усилителем

9. САУ приводом рулевой колонки автомобиля

10. САУ сортировки картофеля

11. САУ приводом СD-диска

12. САУ напряжением питания холодильных установок

13. САУ впрыска дизельного топлива в камеру сгорания дизеля

14. САУ станком шлифования валов

15. САУ струйным однокаскадным усилителем

16. САУ приводом антенн научно-исследовательского судна

17. САУ охранной сигнализацией

18. САУ объемным гидроприводом с дроссельным регулированием

19. САУ очисткой ветрового стекла спортивного самолета

20. САУ отбеливания белья в стиральной машине

21. САУ температурой охладителя холодильной установки

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Топчеев Ю.И. Атлас для проектирования систем автоматизиро­ванного регулирования / Ю.И. Топчеев. - М: Машиностроение, 1989.

2. Иващенко Н.Н. Автоматическое регулирование / Н.Н.Иващенко.- М.: Машгиз, 1962.

3. Справочное пособие по теории автоматического управления / под ред. Е.А.Санковского. - Мн.: Высшая шк., 1973.

4. Гузенко А.И. Основы теории автоматического регулирования / под ред. В.В. Солодовникова. - М.: Высшая шк., 1977.

5. Анхимюк В.Л. Теория автоматического управления.-3-е изд. / В.Л.Ахимюк. - Минск: Высшая шк., 1979.

6. Иващенко Н.Н. Автоматическое регулирование / Н.Н.Иващенко. - М.: Машиностроение. 1972.