МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ

ФЕДЕРАЦИИ

Сыктывкарский лесной институт

Факультет АТП и П

К защите допустить Зав. кафедрой __________________ Сундуков Е.Ю. “___”_______________________ 2011г.

Курсовая работа « Теория Автоматического управления »

Выполнил: ___________________

______________________________

АТП и П , шифр: ______________

Проверил: Тер-Барсегов О.Н.

Сыктывкар

2011 г.

1. Задание. Тема: «Синтез системы автоматического регулирования влажности

бумажного полотна по заданным критериям качества ».

Принципиальная схема АСР влажности:

Рис. 1.

Обозначения в схеме:

1. Бумажное полотно.

2. Сушильные цилиндры.

3. Каландр.

4. Датчик влажности типа « РОСА ».

5. Преобразователь электрического сигнала в пневматический.

6. Электрический преобразователь сигнала ГСП.

7. Пневматический регулятор.

8. Исполнительный механизм мембранный.

9. Регулирующий орган: клапан.

	Наименование элементов схемы АСР, их математическая модель, параметры модели. Исходные воздействия и требования к проектируемой системе регулирования.	Обозначение переменных	Размерность переменных
1	Объект регулирования. Канал «изменение расхода пара в сущ. группу – измен. влажности бумажного полотна» Математический модуль объекта: Параметры объекта: - постоянная времени - коэффициент передачи - запаздывание информации по рассматриваемому каналу	Т = 190 К = 7 = 90	c. c.
2	Измерительное устройство, датчик электронный (4 и 6 элемент). Канал: «изменение влажности - изменение силы тока» Модель датчика: Параметр модели: коэффициент передачи	K = 0,3
3	Преобразователь пневматический. Канал: «изменение силы тока – изменение давления воздуха» Модель преобразователя: Wпр(p) = Kпр Параметр модели: коэффициент передачи	K = 0,4
4	Регулятор пневматический, реализующий ПИ – закон регулирования - пропор. и интегральн. Составляющие закона регул.	K = (нет) K = (нет)
5	Исполнительный пневматический механизм Канал: «давление воздуха – процент открытия клапана» Модель исполнит. механизма: W (P) = K Параметр модели: коэффициент передачи	K = 1,25
6	Регулирующий орган – клапан. Канал: «изменения открытия клапана – изменение расхода пара» Матем. Модель регулирующего органа: W (Р) = K Параметр модели: коэффициент передачи	K = 1,04
7	Типовые входные воздействия: 1. Изменение задающего воздействия:…………….. q(t) = C 2. Изменение концентрации массы:……………….. f (t) = C 3. Изменение давления пара в гл. трубопроводе:…. f (t) = C	С = 0,4 С = 1,6 С = 0,7	% влажн. % конц. кг/см
8	Требования к качеству проектируемой системе: Точность поддержания влажности бумажного полотна Максимальное значение степени колебательности.	Е = 0,5 m = 0,22	% влажн.
9	Каналы передачи возмущения: «изменение концентрации массы – изменение влажности» W (P) = 2. “изменение давления в главном трубопроводе – изменение расхода пара на входе в сушильную группу” W (P) =	K = 0,9 T = 200 K = 1,3 T = 30	с. c.

2. – 3. Структурная схема автоматической системы регулирования

бумажного полотна:

Рис. 2. Структурная схема системы регулирования

влажности бумажного полотна.

Модель объекта в операторной форме может быть получена, если применить

преобразование Лапласа к дифференциальным уравнениям модели объекта:

- по каналу управления: y (1+Tp)= K x(p) e ,

где К [(% влажн.)]/[кг./с.] - коэффициент передачи по каналу управления ;

- по каналу возмущения: y (1 + T p)= K f(p),

где К - коэффициент передачи по каналу возмущения.

Отсюда передаточная функция:

- по каналу управления: W (p)= K e / (1 + Tp),

- по каналу возмущения: W (p)= K / (1 + T p).

4. Описание процесса регулирования.

Объектом регулирования является участок БДМ. Влажность бумажного полотна ( регулируемая величина ) по заданным критериям качества, требуется поддерживать на заданном уровне. Регулирующей величиной является влажность, через клапан. Возмущающее воздействия (принимаемое во внимание в данной работе) – регулирование влажности бумажного полотна по заданным критериям качества. Для выполнения данной задачи регулирования служат:

- датчик влажности типа «РОСА», измеряющий регулируемую величину влажнос-

ти бумажного полотна;

- преобразователь электрического сигнала в пневматический;

- регулирующий орган – клапан;

- мембранный исполнительный механизм, который меняет влажность бумажного

полотна.

Если влажность бумажного полотна равна заданной, сигнал ошибки рассогла-сования ОШ, сформированный сравнивающим устройством регулятора, равен ну- лю и регулирующее воздействие влажность на выходе остаётся неизменным.

При отклонении влажности от задания в сторону увеличения (уменьшения) воз-никает отрицательный (положительный) сигнал ошибки рассогласования, ПИ-регу-лятор создаёт управляющий сигнал на исполнительный механизм (клапан), до тех пор, пока влажность бумажного полотна не сравняется с заданием. Функциональная схема показана на рис.3.

Рис. 3. Функциональная схема автоматического регулирования влажности бумажного полотна.

5. Характеристика объекта по каналу управления.

Найдём переходную функцию объекта по каналу управления. Переходная функ-ция h(t) определяется как переходный процесс на выходе звена при подаче на вход единичного ступенчатого воздействия 1[t] при нулевых начальных условиях. В нашем случае это значит, что расход пара в сушильных цилиндрах увеличится.

0 t 0,

x(t) =

7 [ % влажн./(кг./с.)] t 0.

Переходная ( временная ) характеристика для звена 1-го порядка с запазды-ванием определяется выражением:

0, при t ,

h(t) = y (t) = =

K (1-е ), [%вл./(кг./с.)], при t ,

0, при t 90c.,

=

7 * (1-e ), [%вл./(кг./с.)], при t 90c.

Для расчёта переходной функции необходимо приблизительно оценить время окончания переходного процесса:

t ( 3 4 ) Т + = ( 3 4 ) * 190 + 90 675 с.

Исходя из этого, можно выбрать количество точек графика N=15 и шаг расчёта

t = t / N = 675 / 15 = 45c.

Весовую функцию определяем по дифференциальному выражению:

= = ,

Результаты расчёта сведены в таблицу 1. По данным таблицы построен график переходной функции (рис. 4.) и весовая функция (рис.5.).

Таблица 1.

t [c.]	0	90	135	180	225	270	315	360
h [ [%вл./(кг./c.)]	0	0	1,48	2,64	3,56	4,29	4,86	5,31
10 (t) [ C/c.]	0	3,68	2,91	2,29	1,81	1,43	1,13	0,89
t [c.]	405	450	495	540	585	630	675	720
h [%вл./(кг./с.)]	5,67	5,95	6,17	6,34	6,48	6,59	6,68	6,75
10 (t) [ C/c.]	0,70	0,55	0,44	0,34	0,27	0,21	0,17	0,13

Характеристики обьекта:

Рис. 4. Переходная функция объекта.

Рис. 5. Весовая функция объекта.

Выражения частотных характеристик объекта по каналу возмущения могут

быть получены из выражения частотной передаточной функции:

W (j ) = K *e /(1+jw ) = A( )*e ,

где А( ) = |W (j )| = |K |/ = | 7 |/ , - АЧХ,

( ) = - - arctg T = - 90 - arctg 190 . - ФЧХ.

Частота , определяющая полосу частот пропускания объекта:

= 1/Т = 1/190 = 0,00526с .

Частотные характеристики будем строить на диапазоне частот

от 0 до 50 = 50 * 0,00526 = 0,263 с .

АЧХ покажет, как пропустит объект сигналы управления различной частоты

(по отношению амплитуд выходного и входного сигналов).

Результаты расчёта сведены в Таблицу 2. По данным таблицы построен график

АЧХ (рис.6.), и график ФЧХ (рис.7.).

Таблица 2.