Содержание

Введение

1 Математическая модель системы

1. Описание функциональной схемы САУ

2. Описание функциональных элементов передаточными функциями

3. Структурная схема САУ

4. Определение передаточной функции системы

1. Расчет настроек регулятора

   1. Выбор типа регулятора

   2. Построение логарифмической амплитудной характеристики без учета регулятора

   3. Построение логарифмической амплитудной характеристики с учетом регулятора

   4. Построение логарифмической амплитудной характеристики с настроенным регулятором

2. Анализ устойчивости САУ

   1. Определение устойчивости САУ по критерию Найквиста

   2. Построение области устойчивости в плоскости настроенных параметров регулятора

3. Исследование качества системы

   1. Оценка качества исследуемой системы по логарифмическим частотным характеристикам

   2. Исследование качества системы методом оценки переходного процесса

Заключение

Библиографический список

Введение

Системы автоматического управления и регулирования широко применяются во всех отраслях промышленности. Система автоматического регулирования и управления могут применяться для регулирования температуры в промышленных электрических печах, если необходимо соблюдение высокоточного температурного режима при выплавке металлов или термообработке материалов.

При проектировании системы терморегулирования возникает задача выбора структурной системы и параметров его элементов таким образом, чтобы система была устойчива и имела бы требуемые показатели качества переходного процесса. Поскольку параметры объекта управления заданы изменять можно структуру и параметры регулятора, обеспечивающего управление объектом.

Целью исследования системы терморегулирования является настройка регулятора. При исследовании используются методы анализа обыкновенных линейных систем автоматического управления.

1. Математическая модель системы

1. Составление функциональной схемы САУ

Исходная система состоит из функциональных элементов, каждый из которых можно представить типовым структурным звеном. В качестве функциональных элементов выделим: электрическую печь П, термопару Т_п, регулятор Р, тиристорный регулятор мощности ТРМ.

Р

ТРМТРМ

П

Т_п

Рисунок 1 – Функциональная схема системы терморегулирования

Управляющая величина Т(t) – температура в печи, входной сигнал системы U_з(t) – это напряжение задания.

2. Описание функции

Электрическая печь представляет типовым инерционным звеном. Передаточная функция типового инерционного звена:

(1)

где k_п – коэффициент передачи;

Т_п – постоянная времени печи.

При подстановке численных значений k_п и Т_п передаточная функция печи примет вид:

= (2)

Передаточная функция для термопары с учетом исходных данных примет следующий вид:

W_Т(р) = (3)

Тиристор регулятора мощности представляется типовым без инерционным звеном с передаточной функцией:

W_ТРМ(р) = k = 11,4 (4)

В качестве управляющего устройства используют ПИ-регулятор.

При управлении от ПИ-регулятора инерционным объектом можно компенсировать инерционные свойства объекта и существенно повысить быстродействие системы автоматического управления.

Передаточная функция ПИ-регулятора:

(5)

где k_и – коэффициент усиления интегрального канала регулятора;

Т_р = - постоянная времени регулятора.

3. Структурная схема сау

На основе функциональной схемы и описания элементов передаточными функциями (2), (3), (4), (5) составим структурную схему системы терморегулирования. При этом в условных обозначениях звеньев запишем конкретное вы ражение, их передаточных функций. Структурная схема представлена на рисунке 2.

k_и

11,4

T(t)

Рисунок 2 – Структурная схема системы терморегулирования

Необходимо преобразовать структурную схему в структуре с единичной обратной связью. Воздействие U_изм(t) с выхода термопары перенесем ее на вход, добавив между воздействием и новой точкой его предложения фиктивное звено с передаточной обратной передаточной функции исходного звена (рис. 3).

k_и

11,4

Рисунок 3 – Структурная схема САУ с единичной обратной связью