Расчет комбинированной автоматической системы регулирования температуры на выходе печи F02

курсовая работа

7. Расчет и исследование системы регулирования

Расчёт одноконтурной системы регулирования.

Для данного технологического процесса является недопустимым выход регулируемого параметра из диапазона допустимых значений, так как в этом случае срабатывает аварийная блокировка и происходит остановка печи.

Таким образом, динамика переходного процесса более важна, чем время затухания процесса.

Рассчитаем настройки регулятора одноконтурной системы регулирования температуры в печи по каналу управления.

Соберем замкнутую систему управления, используя в ней ПИ-регулятор с параметрами, рассчитанными по методу Циглера-Никольса.

Для этого определим критические настройки П-регулятора.

При значении переходный процесс становится незатухающим с периодом колебаний Tкр=3 мин, и частотой

Отсюда находим:

Построим переходной процесс в системе при подаче управляющего воздействия:

Учитывая, что передаточная функция разомкнутой системы есть

Найдем передаточную функцию замкнутой системы по выражению и построим АЧХ замкнутой системы:

Из АЧХ находим значение рабочей частоты ?р = 1,71 мин-1

Расчет комбинированной АСР температуры на выходе печи F02

Структурная схема комбинированной АСР при подаче компенсирующего сигнала на вход объекта

Преобразованная структурная схема комбинированной АСР при подаче компенсирующего сигнала на вход объекта

Поскольку компенсирующее воздействие приложено ко входу ОУ, то передаточная функция идеального компенсатора находится в соответствии с выражением:

Как видно, компенсатор реализуем, поскольку он не содержит звеньев с отрицательным запаздыванием и порядок числителя передаточной функции не больше порядка знаменателя.

Поскольку идеальный компенсатор сложен в реализации, рассчитаем параметры реального компенсатора, частотные характеристики которого близки к характеристикам идеального в диапазоне частот от [0; 1,71] мин-1.

Реализуем его как колебательное звено и звено с запаздыванием.

Из условия инвариантности при нулевой частоте получаем, что коэффициент усиления компенсатора равен k = 1,1.

Передаточная функция колебательного звена с запаздыванием имеет вид:

, где Т=0,81.

Построим частотные характеристики полученного компенсатора и сравним их с требуемыми.

АЧХ идеального и реального компенсаторов

Точками на графиках показаны характеристики реального компенсатора, а сплошной - идеального.

КЧХ идеального и реального компенсаторов

Точками на графиках показаны характеристики реального компенсатора, а сплошной - идеального.

Значение КЧХ идеального и реального компенсатора на рабочей частоте:

Структурная схема комбинированной системы.

Построим переходной процесс в системе при подаче возмущающего воздействия, и сравним его с тем же процессом при отключенном компенсаторе.

Переходной процесс в системе при подаче возмущения

Оценим качество полученных переходных процессов:

При отключенном компенсаторе:

1. Время регулирования tр=40 мин;

2. Перерегулирование ;

3. Время достижения первого максимума: tmax=3 мин;

4. Квадратичный интегральный критерий качества:;

При включенном компенсаторе:

5. Время регулирования tр=35 мин;

6. Перерегулирование ;

7. Время достижения первого максимума: tmax=7 мин;

8. Квадратичный интегральный критерий качества:;

Делись добром ;)