Расчет и исследование динамики автоматической системы регулирования температуры в колонне.

1. Описание АСР: функциональная и структурная схема системы, передаточные функции системы по каналам регулирования и возмущения.
2. Определение параметров передаточной функции объекта по каналу регулирования путем обработки экспериментальной переходной функции. Проверка адекватности полученной модели.
3. Построение АФХ объекта по каналам регулирующего и возмущающего воздействий.
4. Построение в плоскости параметров настройки ПИ-регулятора границы области устойчивости и границы области заданного запаса устойчивости по критерию m=0,221
5. Определение оптимальных настроек ПИ, ПИД- регуляторов.
6. Построение графиков переходных процессов АСР с ПИ, ПИД- регуляторами.
7. Анализ качества переходных процессов в системе с разными законами регулирования.

Оглавление
Введение 6
1. Описание АСР: функциональная и структурная схема системы, передаточные функции системы по каналам регулирования и возмущения
2. Определение параметров передаточной функции объекта по каналу регулирования путем обработки экспериментальной переходной функции. Проверка адекватности полученной модели.
3. Построение АФХ объекта по каналам регулирующего и возмущающего воздействий. 12
4. Построение в плоскости параметров настройки ПИ-регулятора границы области устойчивости и границы области заданного запаса устойчивости. 15
5. Оптимальные настройки ПИД регулятора 18
6. Построение графика переходного процесса АСР с ПИ, ПИДрегулятором:
................................................................................................................................. 20
6.1. Построение графика переходного процесса АСР с ПИ –регулятором…23
6.2. Построение графика переходного процесса АСР с ПИД – регулятором.27
7. Анализ качества переходных процессов в системе с разными законами регулирования 32
Заключение 35
Литература 36

Весь текст будет доступен после покупки

Автоматизация процессов во всех отраслях производства является одним из главных направлений научно-технического прогресса. Она должна повысить производительность труда, улучшить качество продукции и облегчить условия труда работников.
В связи с этим значительно возрастает требование к освоению теории автоматического управления (ТАУ), являющейся специальной дисциплиной учебного плана специальности «Управление в технических системах». В результате изучения курса специалист должен получить прочные знания о принципах построения систем автоматического управления (САУ), овладеть методами математического описания систем, освоить способы анализа и синтеза непрерывных и дискретных САУ. В процессе обучения студенты получают навыки исследования САУ на базе современной вычислительной техники и вырабатывают способность самостоятельно осваивать и применять в своей работе современные принципы и методы ТАУ.

Весь текст будет доступен после покупки

В данной курсовой работе приведен расчет автоматической системы регулирования – регулирование температуры в колонне.
Объектом регулирования является колонна, в котором поддерживается заданное значение температуры.








Хладагент 9-4




Рис. 1. Функциональная схема контура регулирования температуры в колонне

Функциональная схема помогает понять процессы, происходящие в отдельных узлах (блоках) устройства. Она является переходной от структурной к принципиальной. На ней подробно изображаются те части, которые необходимы для понимания описываемых процессов.
Структурная схема — это совокупность элементарных звеньев объекта и связей между ними, один из видов графической модели. Под элементарным звеном подразумевается часть объекта, системы управления

Рис. 2. Структурная схема автоматической системы регулирования




??(??) =
1 +


– передаточная функция по каналу регулирования




Рис. 3. Структурная схема автоматической системы по каналу возмущения



??(??) = ????


– передаточная функция по каналу возмущения

0 1 + ??0??р

Где: x (t) – задающее воздействие; f (t) – возмущающее воздействие; y (t) – выходная величина;
???? – передаточная функция регулятора;
???? – передаточная функция объекта по каналу регулирования;
???? – передаточная функция объекта по возмущающему воздействию.
2. Определение параметров передаточной функции объекта по каналу регулирования путем обработки экспериментальной переходной функции. Проверка адекватности полученной модели.
Разгонная характеристика (кривая разгона) представляет собой график изменения регулируемой величины во времени в результате скачкообразного возмущения, приложенного к объекту. Наибольший практический интерес представляет исследование динамических свойств при возмущениях со стороны регулирующего воздействия.

Рис. 4. Кривая разгона

Снимают кривую разгона следующим образом:
Объект приводят в равновесное состояние, при котором все входные и выходные величины постоянны. Затем быстрым перемещением регулирующего органа (клапана, заслонки, регулятора мощности и т.д.) вносят скачкообразное возмущение. После этого записывают периодически результаты измерения выходной величины до тех пор, пока выходная величина не примет нового установившегося значения или пока не установится постоянная скорость ее изменения. По точкам отсчета строят кривую в координатах: выходная величина – время, которая и является кривой разгона.
Для снятия кривой разгона удобно использовать самопишущие регистрирующие приборы с ленточной картограммой. Вид кривой разгона, таким образом, полностью определяется видом передаточной функции объекта. И наоборот, если имеется экспериментально снятая кривая разгона, по ней можно определить выражение для передаточной функции.

Существуют несколько методов для определения функций по кривой разгона:
1) метод площадей;
2) метод дополнительных членов;
3) метод последовательного логарифмирования;
4) аппроксимация дифференциальными уравнениями;
5) аппроксимация суммой элементарных звеньев
6) графический метод.

В качестве модели объекта выбираем передаточную функцию 3 порядка, полагая, что она удовлетворительно описывает поведение большинства объектов


а1, а2, а3 – являются неизвестными величинами
По кривой разгона можно определить параметры передаточной функции
Для определения параметров передаточной функции используем метод площадей и программу ТАУ
В соответствии с методом площадей определим коэффициенты передаточной функции по компьютерной программе TAU.exe, выбрав шаг дискретизации ?t= 0,5 и произведя нормировку в соответствии с формулой:

??нор = ??тек??н
??кон??н


Получим значения представленная на Таблице 1.






t,мин Норм. Значения
0 0,000
0,5 0,036
1 0,072
1,5 0,145
2 0,163
2,5 0,236
3 0,400
3,5 0,472
4 0,690
4,5 0,709
5 0,745
5,5 0,781
6 0,890
6,5 0,909
7 1,000
7,5 1,000
Таблица 1


Проверка на адекватность модели и объекта
Метод Рунге-Кутта
Для этого исходная система приводится к нормальной форме Коши, т.е. к системе дифференциальных уравнений первого порядка, разрешенных относительно производных.

Весь текст будет доступен после покупки

1. https://microtechnics.ru/pid-regulyator-princip-raboty/ Принцип работы ПИД регулятора 2.http://www.kbagava.ru/recomendacii_nastroyka_pid_regulyatora_kontrollera_a gava_6432_20 Оптимальные настройки ПИ и ПИД регулятора 3.https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%93%D0%BE%D0%B4%D0%BE%D0%B3
%D1%80%D0%B0%D1%84 Годограф

Весь текст будет доступен после покупки