4 см-; постоянная времени Т 600 с; время запаздывания ~ 300 с
Работа добавлена на сайт samzan.net:
Кубанский Государственный Аграрный Университет
Факультет Водохозяйственного Строительства и Мелиорации
Кафедра СЭВО
Расчётно-графическая работа
Выполнил: студент гр. ВС-0904
Пронько Н.В.
Проверила:
Орехова В.И.
Краснодар 2013
Исходные данные для расчета:
- коэффициент передачи объекта регулирования КА = 1.4 см/%;
- постоянная времени Т = 600 с;
- время запаздывания τ = 300 с.
В расчетно-графической работе определяется устойчивость замкнутой системы автоматического регулирования по амплитудно-фазовой характеристике разомкнутой системы регулирования с помощью критерия Найквиста .
Объектом регулирования для всех вариантов является участок канала между двумя затворами.
Регулируемый параметр – уровень воды в конце участка, регулирующий орган – затвор в начале участка.
Рисунок 1 – Схема автоматического регулирования уровня воды.
Условные обозначения:
- датчик уровня (L) с электронным выходом (E)
- регулятор (С) уровня (L) воды
исполнительный механизм (электрический двигатель)
Динамическая характеристика объекта по каналу регулирующего воздействия задана экспериментально временной характеристикой (рисунок 2), которая приближенно может быть выражена следующим аналитическим выражением:
,
где H(t) – изменение уровня воды в функции времени при ступенчатом изменении положения затвора, см;
K [см/%] – коэффициент передачи объекта регулирования, который определяется величиной изменения уровня воды (выходной величиной объекта) при ступенчатом изменении положения затвора на 1% от полного хода;
t – текущее время, с;
τ – время запаздывания, с;
T – постоянная времени, с.
Рисунок 2 – Характеристика объекта.
K =, [см/%]
На основании временной характеристики объект регулирования (участок канала) может быть представлен в виде двух звеньев, соединённых последовательно. Одно звено – инерционное звено первого порядка с передаточной функцией W1(p)= , а второе звено чистого запаздывания с передаточной функцией W2(p) = e-pT.
Так как звенья соединены последовательно, то передаточная функция объекта регулирования по каналу регулирующего воздействия W0(p) запишется:
W0(p) = W1(p)×W2(p) =
Построения амплитудно – фазовой характеристики объекта с запаздыванием следует начинать с амплитудно – фазовой характеристики без запаздывания W1(jω) = .
Для этого звена
- амплитудно – частотная характеристика:
A(ω) =;
- фазочастотная характеристика:
φ(ω) = arctg Tω;
- вещественная часть амплитудно – фазовой характеристики:
R(ω) =;
- мнимая часть амплитудно – фазовой характеристики:
J(ω) =;
Данные расчета удобно представить в табличной форме (таблица 1).
Таблица 1 – Построение АФХ
|
1. ϕА(ω)=arctg Tω |
0 |
-15 |
-30 |
-45 |
-60 |
-70 |
-80 |
-85 |
|
2. tg ϕА(ω)=Tω |
0 |
-0,268 |
-0,577 |
-1 |
-1,732 |
-2,747 |
-5,671 |
-11,43 |
|
3. ω= Tω/T=tgϕ/T |
0 |
-0,00045 |
-0,00096 |
-0,00167 |
-0,00289 |
-0,00458 |
-0,00945 |
-0,01905 |
|
4. A0(ω)=k/√T2∙ω2+1 |
1,4 |
1,352279 |
1,212619 |
0,989949 |
0,700015 |
0,478902 |
0,243119 |
0,122019 |
|
5. ϕτ(ω)=ω∙τ∙57 |
0 |
-7,638 |
-16,4445 |
-28,5 |
-49,362 |
-78,2895 |
-161,624 |
-325,76 |
|
6. ϕ0(ω)=ϕА(ω)+ϕτ(ω) |
0 |
-22,638 |
-46,4445 |
-73,5 |
-109,362 |
-148,29 |
-241,624 |
-410,755 |
График амплитудно–фазовой характеристики инерционного звена представляет собой полуокружность, расположенную в IV квадранте комплексной плоскости с радиусом k/2, центр которой расположен на вещественной оси на таком же расстоянии от начала координат
Задаваясь значениями ω, следует определить несколько (5-9) годографа векторов ОА1, ОА2, …, ОА9.
Для построения амплитудно – фазовой характеристики объекта регулирования W0(jω) = следует каждый вектор амплитудно – фазовой характеристики W1(jω) (ОА1, ОА2, …, ОА5) повернуть на угол φ = ω·τ ·57 по часовой стрелке.
Далее необходимо определить критическое значение коэффициента настройки Кр кр пропорционально – интегрального регулятора (ПИ). Амплитудно – фазовая характеристика ПИ регулятора Wр(p) записывается:
,
где kp и Ти – коэффициенты настройки регулятора.
Амплитудно – фазовая характеристика разомкнутой системы автоматического регулирования, состоящая из объекта и регулятора, имеет вид:
W(jω) =W0(jω)·Wp(jω) = W0(jω)·, при kp = 1
W(jω) = W0(jω) + W0(jω) = W0(jω) + W0(jω)
Таким образом, для построения амплитудно – фазовой характеристики разомкнутой системы с ПИ регулятором при kp = 1 и некотором заданном значении Tи следует к каждому годографу вектору (ОВ4, ОВ5, ОВ6) амплитудно – фазовой характеристики объекта прибавить вектор длиной ОД = -, повернутый на 90° по часовой стрелке.
Пересечение амплитудно – фазовой характеристики разомкнутой системы с точкой – 1 может произойти только при частоте ωкр , при которой амплитудно – фазовая характеристика W(jω) пересекает отрицательную вещественную полуось. Поэтому условие границы устойчивости может быть записано следующим образом:
Кр кр · Rк = 1,
где Rк – длина отрезка, отсекаемого на отрицательной вещественной полуоси характеристикой W(jω).
Из этой формулы определяется величина критического коэффициента передачи регулятора Кр кр, при превышении которого система теряет устойчивость:
Кр кр = .
Построение семейства амплитудно – фазовых характеристик разомкнутой системы для единичного коэффициента передачи регулятора и различных значений времени изодрома рекомендуется производить в следующем порядке:
- чертится амплитудно – фазовая характеристика регулируемого объекта, причем для определения границы области устойчивости ПИ – регулятора достаточно иметь эту характеристику только в пределах III квадранта комплексной плоскости;
- на этой характеристике выбираются три точки В4, В5, В6 с частотами ω4, ω5, ω6, которые соединяются с началом координат отрезками ОВ4, ОВ5, ОВ6;
- к этим отрезкам в точках В4, В5, В6 восстанавливаются перпендикуляры;
- определяется положение точек амплитудно – фазовых характеристик разомкнутой системы для частоты ω и различных значений времени Ти изодрома. Для этого измеряют длину в мм отрезка ОВ и производят деление этого числа на произведение частоты ω и на выбираемые величины времени изодрома. Далее откладывают отрезки В4D1, В5Е1 и т. д. найденной длины на перпендикуляре, восстановленном к точке В4;
- подобным же образом находят точки амплитудно – фазовых характеристик разомкнутой системы для тех же значений времени изодрома и для других частот. Соединив затем точки с одинаковыми значениями времени изодрома плавными кривыми, получают семейство искомых амплитудно – фазовых характеристик.
Определяем точки для построения амплитудно – фазовой характеристики при Tи =700, 900, 1200 с и значениях ω = 0,0009; 0,0016; 0,0028
|
Ти=700 |
Ти=900 |
Ти=1200 |
|
|
1 |
-0,84853 |
-0,65997 |
-0,49497 |
|
2 |
-0,34643 |
-0,26944 |
-0,20208 |
|
3 |
-0,14943 |
-0,11622 |
-0,08717 |
Получив семейство амплитудно – фазовых характеристик, определяют графоаналитическим методом критические значения коэффициентов настройки Кр кр для каждого значения коэффициента интегральной части регулирования Ти =Ти1, Ти =Ти2, Ти =Ти3.
Определив соответствующие критические значения коэффициентов Кр кр1, Кр кр2, Кр кр3 для соответствующих значений Ти, следует построить в плоскости параметров настройки ПИ – регулятора Кр кр - Ти границу области устойчивости.
Кр кр1 ==2,6;
Кр кр2 ==2,5;
Кр кр3 ==2,4.
Приложение 1
|
Наименование устройства |
Схема устройства |
Принцип действия, конструкция |
Достоинства |
Недостатки |
Основные гидравлические параметры. Место рекомендуемой установки и условия работы |
|
Регулятор прямого действия (Франция, фирма “Нейражж”) |
Поддерживает постоянный уровень на оси затвора. Работа основана на принципе уравновешивания всей конструкции. Равенство моментов от веса конструкции с поплавком-противовесом 3 и гидростатического давления сохраняется при любом открытии щита 1, стабилизируя уровень верхнего бьефа,. Регулятор имеет в верхнем бьефе гидравлический демпфер 2 и камеру для поплавка 4. |
Простота конструкции |
Невозможность централизованного управления и сложность изменения установки. Не применим при перепадах |
Сооружения на каналах внутрихозяйственной и хозяйственной сети при затопленном истечении на расходы до 10м3/с. |
|
|
Регулятор прямого действия |
Затвор цилиндрического типа. Работа основана на уравновешивании цилиндрического затвора 1 и поплавка 2. При повышении уровня воды в нижнем бьефе поплавок: всплывает и цилиндр перекрывает отверстие. Камера поплавка соединена отверстием 3 с нижним бьефом |
Простота конструкции. Высокая надежность в эксплуатации
|
Необходимость применения высоких цилиндров при больших перепадах. |
Сооружения на каналах хозяйственной сети при перепадах более 0,4 м на расход до 1.0 м3/с. |
|
|
Регулятор непрямого действия предложение Э.Э. Маковского |
Принцип действия основан на регулировании выходного отверстия камеры секторного затвора 1 с клапаном 2, соединенным с клапаном датчика 5, имеющего поплавок. Входное отверстие 3 всегда открыто. Герметическая камера |
Высокая точность стабилизации уровня. Простота изменения установки и возможность |
Сложность конструкции, повышенные требования по уходу при эксплуатации |
На каналах оросительных систем с расходами до 10 м3/с при затопленном и незатопленном истечении. |
|
|
Регулятор непрямого действия предложение Ш.С. Бобохидзе |
Конструкция уравновешивается противовесом 2. регулятор имеет мощный поплавок 3, размещенный в камере со сливным порогом 1 на отметке уровня верхнего бьефа и донным отверстием небольшого сечения 4 для отвода воды. |
Высокая точность стабилизации уровня. Возможность полного открытия отверстия. |
Сложность централизованного управления |
сооружения на каналах с расходами свыше 3 м3/с при затопленном и незатопленном истечении. |
|
|
Устройство для автоматическогорегулирован ия расхода воды в оросительных каналах Г.Ф.Домбровского, авт.свид. №91822. |
Поддержание расхода воды в пределах заданного режима осуществляется на основе изменения величины выпускного отверстия 1 и подпорном щите 2 пропорционально изменению затвора. Регулировка расхода осуществляется при помощи регулировочного щита 3 и дополнительного груза 4. |
Возможность регулировать установку на заданный расход |
Сложность конструкции, отложение наносов в верхнем бьефе. |
Устанавливается на открытых оросительных каналах. |
|
|
Устройство для регулирования расхода воды В.К. Гладкова, авт.свид. №140374 |
При уровне верхнего бьефа, не опущенном положении. По нормального, задвижка 1 определенное открытие задвижки. Вода из камеры 2 начинает сливаться в низший бьеф. |
Предложенная конструкция отличается простотой. Наличие только одной задвижки создает благоприятные возможности для автоматизации управления: устройством. |
Большой собственный вес. |
Применяется в донных водопускных галереях судоходных шлюзов, в донных водосбросах и т.п. Затворы этого типа могут применяться при напорах, доходящих до 100 м и более |
|
|
Универсальный щит стабилизатор для лотковых каналов |
Выполняет функции как стабилизации транзитного расхода, так и функции стабилизации постоянной подачи воды из старшего лоткового канала в младший. При максимальном расходе пропуска транзитов щит стабилизатор 1 находится в крайнем верхнем положении, в при уменьшении величины транзитного расхода воды передвигается вниз подъемным механизмом 2 |
Колебания расходов и напоров в лотковом канале практически не влияет на работу стабилизатора. Щит-стабилизатор отличается высокой надежностью, простотой конструкции и эксплуатации. |
Наличие подвижных частей. |
Применяется на оросительных системах предгорной зоны |
|
|
Регулятор непрямого действия (Укргипроводхоз УкрНИИГиМ)
|
Работа основана на пригрузке диафрагмы 1 водой, поступающей через входное отверстие 2 при закрытом выходном отверстии 3. При понижении уровня воды в чеке поплавок 4 поворачивает клапан, отверстие открывается, диафрагма прогибается от избыточного давления, идет пополнение воды в чек. |
Простота конструкции, высокая точность регулирования. |
Необходимость периодически заменять гибкую диафрагму.
|
Водовьпуск в рисовые чеки, пропуск расходов до 50 - 70 л/с. Время закрытия АР 5 - 10 с. |
|
|
Автоматический водовыпуск постоянного расхода конструкции П.И. Коваленко, Н.Я.Васюкова, И.Х. Музыченко. |
Состоит из плавающей воронки С мерными водосливами 1, закрепленной к поплавкам 2. Расход воды поступает в колодец по трубе 3 переменного сечения и обеспечивает постоянство расхода через донный щелевой водослив 4 при изменении напора. |
Простота конструкции. Высокая точность стабилизации расхода. |
Для полного прекращения расхода необходимо устройство дополнительного затвора. |
Водовьпуски из каналов внутрихозяйственной сети при уклонах больше критических. |
|
|
Водовыпуск из канала с бурным потоком. |
Конструкция водовыпуска основана на принципе деления потока по вертикали и обеспечивает постоянство выпускаемого расхода независимо от уровня воды в лотковом канале. Принцип действия основан на отщеплении нормированных расходов без нарушения структуры потока, для чего имеется специальной формы вкладыш. |
Простота конструкции. Возможность водоучета без Применения счетчиков. |
Сложность изменения установки. |
Водовьпуски постоянного расхода при больших колебаниях уровня воды в верхнем бьефе. |
|
|
Щитовой водовыпуск-регулятор автомат постоянного расхода конструкции Г.Л.Абарцумяна и А.К.Кашикемяна на авт. свид. № 106034 |
Стабилизация расхода достигается за счет работы щита 1, имеющем отверстие прямоугольной формы 2, за которым установлена водоприемная коробка 3, в крышке которой сделан фигурный вырез 4 с отогнутыми вверх кромками 5. |
Отсутствие движущихся(в работе) частей. |
Требует сравнительно большой строительной глубины, больших перепадов. Невозможна гидравлическая промывка наносов ограничен пропуск органического мусора, Плавника. |
Фронтальный отбор воды в пределах. Предназначен для. автоматизации, водораспределения и учета воды на. открытых каналах оросительных систем |
|
|
Стабилизатор расхода воды с двумя наклонными козырьками (РД) конструкции И.Б. Хамадова, АА. Гартунга, Л.С. Китвака и Л.А Ома, авт. свид. № 168025. |
Постоянство расходов достигается за счет изменения гидравлических сопротивлений и сжатия потока с увеличением уровня воды в верхнем бьефе. Наклонный козырек 1 предназначен для увеличения гадравлических сопротивлений потока и вертикального сжатия струи. Установку расхода (программу работы) изменяют регулированием открытия затвора 2. |
Прост в изготовлении, установке и эксплуатации; дешев; имеется возможность переоборудования в стабилизаторы обычных плоских щитов. |
Требует гидравлических перепадов 15 - 50 см; для изменения установки требуется значительная мощность привода. |
Фронтальный отбор воды в пределах до 5м3/с Отводы межхозяйственных и распределительных каналов с влекомыми наносами и защитой от плавника |
|
|
Полигональ ный водослив постоянного расхода. Разработан институтом «Укогипроводхоз». |
Увеличенный водослив позволяет производить сброс воды значительном количестве при относительно малой форсировке. Устраивается из крупногабаритных железобетонных плит. |
Простота конструкции и надежность в работе, удобен в эксплуатации. |
Здание подпоров. |
Боковой отбор воды на различные расходы. |
|
|
Автоматический регулятор уровня воды гидравлического действия для трубчатых водовыпусков. |
Предназначен обеспечить» заданные уровни или расходы на отводе канала, оборудованного трубчатым водовыпуском. Под действием гадростатического давления со стороны верхнего бьефа прислонный щит 1, соединенный с затвором 2, отключается, пропуская некоторый расход в НБ. Когда уровень воды в регулирующем бьефе становится выше заданного, поплавок 3 всплывает поднимает клапан 4, перекрывая сбросное отверстие 5, в результате вода поступает в емкость затвора 2, последний прикрывает отверстие водовыпуска. |
Регулятор не подвержен засорению плавающим мусором. Экономия поливной воды, большой срок службы. |
Сложность конструкции и эксплуатации. |
Применяется на оросительных системах предгорной и долинной зонах. О = 0,3 : 0,5 мэ/с, допустимый перепад уровней 0,2 - 2,0 м. |
|
|
Гидравлический регулятор уровня АЧО(АЧС) разраб. с исп. авт. свид. № 405228. |
АЧО (АЧС) служит для автоматизированного водораспределения на внутрикартовой сети рисовых оросительных систем. |
Повышение производительности труда поливальщиков в 2 раза, экономия поливной воды на 10%. |
Террасность чеков должна быть не более30 см, длина картавых оросителей и сбросов не более 500 м. |
Оснащаются водовыпуски (сбросы). Расход сооружения 40 л/с, диапазон гидравлического перепада 30 — 60 см. |
PAGE 8
2. Лайф Продукт Грузоперевозки по городу и РФ
3. Тема- Дослідження характеристик транспортного потоку на нерегульованих перехрестях
4. Ценность территории для удовлетворения туристических рекреационных потребностей традиционно определяла
5. тематическому школьному обучению волнует всех кому в силу родительских или профессиональных обязанностей
6. а управления Классическая или административная школа в управлении занимает отрезок времени с 1920 по 1950 гг
7. Облік нематеріальних активів
8. Экономика Великобритании
9. РЕФЕРАТ дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата медичних наук Киї1
10. РЕФЕРАТ дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата педагогічних наук Київ ~
11. I Организационный момент
12. Исходные данные Uг
13. Современные проблемы теплоэнергетики теплотехники и технологии в 2013-2014 уч
14. Буржуазные реформы 60-70-х гг и контрреформы 80-90-х гг в Российской империи
15. КузГТУ имени ТФ
16. Душа и тело. Две природы или одна
17. Совершенствование деятельности администрации муниципального образования Город Хабаровск по организации сбора, вывоза, утилизации и переработке производственных отходов
18. Величайший прогрессивный переворот
19. в начале разговора когда нужно просто обратиться к комулибо отвлечь от какоголибо занятия- Excuse me wht is the t
20. Генетика истории народов на территории России