Задание на курсовое проектирование
Система автоматического регулирования давления газа
в газоходе газопламенной печи
Описание системы.
Объект регулирования
(ОР): газоходный тракт (далее газоход)
конвертера. Регулируемая величина y:
давление газа
в газоходе, измеряемое датчиком давления
PT[Па].
Регулирующее
воздействие u:
перемещение за
Рисунок 1.
слонки (регулирующий орган РО) с помощью электрогидравлического серводвигателя EHS (исполнительное устройство ИУ). Требуется рассчитать устройство регулирования (с возможностью индикации и регистрации) давления PIC (рис.1, поз. а).
Функциональная
схема системы автоматического
регулирования давления показана на
рис. 1, поз. б.
Информация о давлении подается на датчик
давления 010
с последующим преобразованием изменения
давления
в унифицированный токовый сигналI,
который поступает на вход корректирующего
фильтра 015
и далее на вход регулятора 050
с типовым алгоритмом регулирования
(ПИ- или ПИД- регулятор). Регулятор
формирует сигнал управления u
и через серводвигатель 060
и заслонку
070
воздействует на расход газа. Датчик
с преобразователем 010,
серводвигатель 060,
фильтр 015
и регулятор 050
питаются от источника 012,
а сам источник и регулятор питаются от
трансформатора 011.
Для индикации и регистрации давления
используется автоматический потенциометр
031.
Исходные данные для расчета системы приведены в табл. 1.
Таблица 1.
|
Позиция |
Элементы системы |
Передаточные функции |
Параметры | ||
|
000 |
Газоход (ОР) |
|
| ||
|
010 |
Датчик (РТ) с измерительным преобразователем |
|
| ||
|
015 |
Корректирующий фильтр (F) |
|
| ||
|
| |||||
|
050 |
Регулятор (R) |
ПИ-регулятор
ПИД-регулятор
|
| ||
|
060
|
Серводвигатель (EHS) |
|
[угл.град./смА]
| ||
|
070 |
Заслонка (РО) |
|
| ||
1. Предварительный расчет системы
1.1 Составление структурной схемы и математической модели
Структурная схема системы представлена на рисунке 1.1.
f(t)
g(t) y(t)
−
Рисунок 1.1
Математическая модель системы представлена на рисунке 1.2.
f(t)
g(t) y(t)
−
Рисунок 1.2
1.2 Выбор параметров элементов
Выбираем минимальные постоянные времени. Коэффициенты передачи подбираем таким образом, чтобы замкнутая система была устойчива. Для этого используем критерий Гурвица.
Передаточная функция разомкнутой системы:
Передаточная функция замкнутой системы:
По критерию Гурвица для устойчивости системы четвертого порядка требуется выполнение следующих условий:
1. Все коэффициенты характеристического уравнения должны быть положительными.
2. Должно быть
справедливо неравенство
,
где
коэффициенты при
степенях характеристического уравнения.
Подставляя в неравенство соответствующие коэффициенты и решая его относительно К, получаем следующее ограничение:
К<3.25
С учетом этого ограничения выбираем передаточные функции элементов системы:
газоход (ОР) -
датчик (РТ) -
корректирующий
фильтр (F)
-
,
;
;
регулятор (R)
1. ПИ-регулятор -
2. ПИД-регулятор -
серводвигатель
(EHS)
-
заслонка (РО) -
