4.3. Автоматическая система регулирования давления в резервуаре

Функциональная схема системы показана на рис. 4.3. На схеме обозначено: СВД – сеть высокого давления; СНД – сеть низкого давления; Р – резервуар; РО – регулирующий орган (вентиль); ИМ – исполнительный механизм; У – усилитель; РУ – регулирующее устройство; ЗУ – задающее устройство; ДД – датчик давления; x – ход вентиля; р – давление в резервуаре.

Структурная схема системы приведена на рис. 4.4. На схеме обозначено:

– сигнал задания;

 – ошибка регулирования;

– передаточная функция пропорционально-дифферен-цирующего регулирующего устройства, ;

, – коэффициент передачи и постоянная времени регулирующего устройства;

– выходной сигнал регулирующего устройства;

Рис. 4.3. Функциональная схема автоматической системы

регулирования давления в резервуаре

Рис. 4.4. Структурная схема автоматической системы

регулирования давления в резервуаре

– статическая характеристика усилителя;

и – коэффициент передачи и максимальное значение выходного сигнала усилителя мощности, ;

– передаточная функция исполнительного механизма;

, – коэффициент передачи и постоянная времени исполнительного механизма;

– характеристика нелинейности типа «упор» вентиля;

– коэффициент передачи вентиля;

– максимальный ход вентиля;

g – проводимость вентиля;

– проводимость утечки (нагрузки);

– давление в СВД; = 1,2 МПа.

G – расход газа;

С – емкость резервуара;

– коэффициент передачи датчика давления.

Исходные данные для расчета и моделирования системы приведены в табл. 4.2.

Таблица 4.2

Данные для расчета и моделирования автоматической системы регулирования давления в резервуаре

Параметр	Вариант
	1	2	3	4	5	6	7	8
, B	8	9	4	5	6	7	8	5
	0,2	0,3	0,3	0,2	0,5	0,5	0,5	0,5
, c	2,5	1,5	1,5	4	2,5	3	4	2
	5	5	5	2,5	5	2,5	2,5	2,5
, м/В	10-3	2·10-3	2·10-3	2·10-3	2·10-3	10-3	10-3	10-3
, c	0,1	0,2	0,15	1	0,5	1	0,08	0,1
, м2/с·МПа	5	8	4	4	2,5	2	4	5
, мм	1	1	1	1,2	1,5	1.5	2	1
С, м3 /МПа	1	2	4	5	2,5	2	10	2,5
, В/МПа	40	40	40	40	50	50	50	50
, м³/сМПа	0,02	0,02	0,01	0,02	0,02	0,015	0,025	0,02

Примечания.

1. В табл. 4.2 приведены значения , и , соответствующие рабочей точке. Линеаризацию системы провести для нелинейной зависимости при = const.

2. Область устойчивости системы следует построить в плоскости параметров ( , ).

3. При оптимизации системы необходимо определить наилучшие в смысле интегральной квадратичной оценки значения параметров регулирующего устройства и .

4. При расчетах и моделировании линеаризованной системы определите статические и динамические характеристики для давления p и ошибки ε в зависимости от сигнала задания , изменения давления в СВД, представляющих собой внешнее возмещение, и проводимости нагрузки . Для нелинейной системы определите следующие статистические характеристики:

- зависимость хода клапана х от давления в СВД при различных значениях ;

- зависимость хода вентиля х от при различных постоянных значениях _­;

- зависимость хода вентиля х от задания при различных при = const.

Контрольные вопросы

1. Объясните физическую сущность нелинейности «упор».

2. Какое влияние оказывает проводимость нагрузки на статические и динамические характеристики системы и почему?

3. Как изменятся свойства системы, если в качестве регулирующего устройства использовать П, ПИ- или ПИД-регулятор?

4. Возможно ли применение в системе релейного регулирующего устройства?

5. Проанализируйте работу системы при резком уменьшении потребления газа ( = 0).