Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
6
2
Òåõíè÷åñêîå çàäàíèå
на разработку и исследование системы
автоматического регулирования и управления
уровня жидкости в сборнике открытого типа.
Вариант 19
1. В сборниках открытого типа (рис.1) 1 как объект: управления уровнем жидкости, поступает расход жидкости Qn и вытекает из него жидкость Qo. Указанные расходы можно изменять с помощью регулирующего органа 2 и запорной задвижки 8. Уровень жидкости h должен стабилизироваться соответствующей автоматической системой.
Технические данные сборника:
2. Передаточная функция сборника жидкости открытого типа [3]
|
( 1 ) |
где y(p) и u(p) - соответственно изображение по Лапласу уровня жидкости и управляющего воздействия; Ko и To - коэффициент усиления и постоянная времени сборника с объекта управления; p - оператор Лапласа.
Коэффициент усиления
Постоянная времени
3. Управляющий вычислительный комплекс (УВК) должен реализовать дискретный ПИ–регулятор, программирующая функция которого имеет вид –[1]:
|
u[n] = u[n-1] + {k∆y[n] - k∆y[n-1]}, |
( 2 ) |
где ∆y[n] = g[n] - y[n] –рассогласование между заданным и текущим значением регулируемой переменной; k1 и k2 –коэффициенты настройки ПИ-регулятора.
4. Период дискретности системы управления Т = 5 с.
5. Исполнительный механизм принять мембранным, пневматическим.
6. Изменение во времени возмущающего воздействия, приведеный к выходу ∆y и имеет такой вид:
|
( 3 ) |
7. Изменение задающего воздействия
|
, |
( 4 ) |
а также
|
. |
( 5 ) |
8. Автоматическая система регулирования управления уровнем жидкости в сборнике открытого типа должна быть реализована на управляющем вычислительном комплексе ACBTГМ.
2
1. Разработка математической модели объекта управления.
На рис.1 приведена принципиальная схема сборника уровня жидкости как объекта управления уровнем жидкости.
Полная производная от объекта жидкости V может быть определена так
|
V = Fh |
(1.1) |
где V –объем жидкости в сборнике, м;
Qnи Qo- соответственно расход подвижной и отводимой жидкости в сборник, м/с, t –время, с.
Известно, что расход жидкости
|
(1.2) |
Где f –площадь поперечного сечения запорной задвижки (вентиля), м; h –уровень жидкости, м; g –ускорение силы тяжести, м/с.
Подставив выражение (1.2) в уравнение (1.1) получим:
|
(1.3) |
Полученное дифференциальное уравнение (1.3) является нелинейным и поэтому неудобным для дальнейшего исследования. Линеаризуем это уравнение т.е. записываем его в отношениях переменых:
|
(1.4) |
Так как , , то
|
(1.5) |
Определим частные прозводные:
Или
|
(1.6) |
3
|
(1.7) |
Подставив выражения (1.6) и (1.7) в (1.5) получим
|
(1.8) |
Подставив выражение (1.8) в уравнение (1.4), и записав ΔV=FΔh, получим следующее:
|
. |
(1.9) |
Дифференциальное уравнение (1.9) можно записать в более сжатой форме так:
То
|
, |
(1.10) |
где – постоянная времени объекта управления, с..
– коэффициент усиления по каналу управления, ;
– коэффициент усиления по каналу возмущения, н/м2.
В операционной форме дифференциальные уравнения запишем так
|
(T0p+1) y(p) = K0 u(p) – Kf f(p), |
(1.11) |
где p – оператор Лапласа; y(p), u(p) и f(p) – соответственно, изображения по Лапласу уровня жидкости, расхода подводимой жидкости, площади поперечного сечения запорной задвижки.
Итак,
Из выражения (1.11) определим передаточную функцию ОХУ по каналу управления (при )
|
(1.12) |
4
Техническая структура системы автоматического управления (САУ) уровнем жидкости в сборнике жидкости открытого типа изображена на рис.2.
Здесь:
ОУ – объект управления (сборник жидкости);
РО – регулирующий орган;
МИМ – мембранный исполнительный механизм;
УСД – устройство связи с объектом в составе:
- МВДИ – модуль ввода дискретной информации;
- КССУ – комутатор сигналов среднего уровня;
- АЦП – аналого-цифровой преобразователь;
- МУК – модуль управления коммутаторами;
- ВВВ – расширитель ввода-вывода.
Как видно из рис.2 в САУ уровнем жидкости используется датчик уровня (ДУ) с пневматическим напором и пневматический мембранно-исполнительный механизм (МИМ). Поэтому в системе предусматриваются преобразователи сигналов: пневмоэлектрический (ПЭ-55м) и электропневматический (ЭПП-М).
5