Содержание специальной части

Содержание курсового проекта

Во введении рассматриваются актуальность темы, основ­ные положения и документы, лежащие в основе разрабатыва­емого проекта, кратко характеризуется современное состоя­ние технического вопроса или проблемы. Формулируются за­дача, ее новизна и возможные пути решения.

Специальная часть курсового проекта может включать следующие разделы:

— постановка задачи, анализ вариантов реализации систе­мы, патентные исследования, технические требования;

— математическое описание системы;

— разработка функциональных, структурных и принципи­альных схем;

— анализ и синтез систем;

— моделирование систем;

— техническое, алгоритмическое и программное обеспече­ние;

— экспериментальные исследования;.

— другие разделы.

Конструкторско-техническая часть может вклю­чать следующие разделы:

— конструкция и технология изготовления устройств или системы;

— расчет тепловых режимов, блоков, узлов и элементов ус­тройств;

— разработка конструкции и технология изготовления пе­чатных узлов устройств;

— вопросы эксплуатации и наладки устройств;

— составление эксплуатационной документации;

— другие разделы.

—.

Безопасность жизнедеятельности включает следующие вопросы:

— анализ объекта автоматизации;

— выявление социально-экономического эффекта;

— безопасность жизнедеятельности в чрезвычайных ситу­ациях;

— разработка мероприятий по улучшению условий труда

Заключение должно содержать окончательные выводы по работе, степень соответствия разработанной темы требовани­ям технического задания на основе сравнения технико-эконо­мических показателей спроектированного и существующих объектов.

Содержание специальной части

Темы курсового проекта определяются по материалам практики и могут быть такими:

— системы автоматического регулирования (САР) темпера­туры тепловых процессов, технологических параметров теплоэнергетических объектов;

— системы автоматического управления (САУ) электроприводами промышленных объектов;

— локальные системы управления производственными процессами, в том числе системы стабилизации, программного управления и следящие системы.

Содержание специальной части курсового про­екта состоит из двух разделов:

Обзорно-постановочный раздел:

Сocmaвлeнue и обоснование технического задания на
разработку САУ (САР):

— описание автоматизируемого объекта и его технические характеристики;

— технические требования к САУ (САР);

— анализ известных вариантов САУ (САР) аналогичного назначения.

Расчетная часть:

Составление функциональной схемы САУ (САР) и выбор принципиальных схем элементов ее неизменяемой части:

— описание функциональной схемы разрабатываемой сис­темы;

— выбор измерительно-преобразовательных элементов (первичных и вторичных преобразователей);

— выбор исполнительных устройств (исполнительный дви­гатель, регулирующий орган, усилитель мощности и т.п.).

Математическое описание САУ (САР) и выбор автома­тического управляющег о устройства (АУУ):

— определение математической модели объекта;

— определение передаточных функций измерительных пре­образователей;

— определение передаточной функции исполнительного устройства;

— выбор закона автоматического управления;

— выбор автоматического управляющего устройства (стан­дартных промышленных регуляторов, управляющих вы­числительных машин, микроконтроллеров и т.п.).

Структурно-napaметрический синтез САУ (САР):

— выбор метода синтеза;

— pасчет параметров настройки, структуры АУУ и элемен­тов его принципиальной схемы.

Моделирование САУ (CAР) c помощью средств вычисли­тельной техники.

Составление и обоснование технического задания на разработку САУ (САР).

Описание объекта должно быть сделано с точки зрения технологического процесса его работы и конструктивных осо­бенностей. В качестве технических характеристик объекта должны быть приведены только те, которые существенны для его автоматизации. Необходимо также указатъ регулируемые величины, управляющие и возмущающие воздействия и ха ­ рактер их изменения во времени.

В технических требованиях к САУ (САР) следует указать: допустимые ошибки в установившихся режимах при де­терминированных воздействиях:

— то же при случайных воздействиях:

— прямые показатели качества переходных режимов, пока­затель колебательности, степень затухания и т.п.;

—технико-экономические и эксплуатационные требования.

Анализ известных вариантов САУ (САР) аналогичного назначения должен содержать обзор литературы и патентный поиск.

Составление функциональной схемы САУ и выбор элементов ее неизменяемой части

Функциональная схема системы должна быть выбрана исходя и з технических требований структуры и параметров автоматизируемого объекта. Она должна опираться на прототипы и известные принципы построения САУ (САР).

Выбор измерительно-преобразовательных элементов должен учитывать необходимый диапазон измерения контро­лируемых величин, условия работы, инерционность и т.п., а также вопросы согласования с предшествующими и последу­ющими устройствами (в частности, применение нормирую­щих преобразователей).

Выбор исполнительных устройств осуществляется исхо­дя из заданных характеристик объекта регулирования, усло­вий работы, динамических свойств регулятора и системы в целом.

Следует иметь в виду, что по динамическим свойствам исполнительные устройства могут быть пропорциональными, интегрирующими (в том числе с постоянной скоростью и позиционными).

Математическое описание САУ и выбор автоматического управляющего устройства

При составлении математической модели объекта (элек­тродвигатель, генератор, резервуар с жидкостью, паровой ко­тел, турбина и др.) можно пользоваться в простейших случа­ях аналитическими методами, а в более общих сл у чаях — экспериментальными.

К экспериментальным методам следует отнести:

— снятие статических характеристик;

— снятие кривой разгона;

— снятие частотных характеристик.

Все указанные методы применимы при относительно ма­лом уровне помех. При наличии помех статическая характе­ристика определяется методом планирования эксперимента, а динамическая характеристика в виде весовой функции оп­ределяется на ЭВМ по корреляционным функциям входа и вы­хода. Машинные методы могут быть применены дня расчета передаточной функции по кривой разгона.

Определение передаточных функций измерительно-пре­образовательных и исполнительных устройств можно выпол­нить по справочным или экспериментальным данным.

Определение закона управления в общем виде прежде всего предполагает выбор между САР с жесткой настройкой (при практически постоянных параметрах объекта) и адаптив­ными САУ.

Затем в классе систем с жесткой настройкой следует оп­ределить класс регулятора (непрерывный, релейный, импульс­ный, цифровой), что можно, сделать, например, зная отноше­ние запаздывания объекта к его постоянной времени.

Если ориентироваться на применение типовых законов непрерывного регулирования (пропорционального (П), пропорционально-дифференциального ( ПД ), интегрального (И), пропорционально-интегрального (ПИ), пропорционально-интегрально-дифференциального (ПИД).то прежде всего, ис­ходя из требуемого порядка астатизма и динамических свойств объекта (самовыравнивание, наличие одной или двух боль­ших постоянных времени), следует сделать выбор между ука­занными выше регуляторами.

Если рассматриваемый нестационарный объект имеет эк­стремальную статическую характеристику и цель управления состоит в достижении экстремума, то следует применить поисковую самонастраивающуюся систему (СНС). Если же не­стационарность проявляется только в изменении параметров объекта, то следует применить беспоисковую СНС как более быстродействующую, чем поисковая.

Алгоритм функционирования поисковых адаптивных си­стем (систем экстремального регулирования) прежде всего оп­ределяется методом поиска экстремума статической характе­ристики объекта. Он может быть основан на запоминании эк­стремума, определении производных или приращений вход­ной и выходной величин, использовании модулирующего по­искового сигнала (синхронного детектирования).

Выбор алгоритма функционирования беспоисковых адап­тивных систем определяется целью адаптации. При этом адап­тация (самонастройка) может быть осуществлена по сигна­лам внешних воздействий, по минимуму квадратичного фун­кционала, по динамическим характеристикам объекта.

Выбор автоматического управляющего устройства дол­жен производиться на основании требуемого закона управле­ния (алгоритма функционирования), как правило, из числа стандартных промышленных регуляторов, управляющих вы­числительных машин, контроллеров и т.п.

На основе управляющих микроЭВМ могут быть построе­ны цифровые многоуровневые децентрализованные автома­тизированные системы, структуры которых выбираются, ис­ходя из особенностей объектов управления и включают в себя локальные САР.

При проектировании цифровых систем следует иметь в виду следующие основные особенности, отличающие их от непрерывных систем:

— обрабатываются дискретные по времени сигналы (решет­чатые функции), что характерно для импульсных САР:

— законы управления реализуются программно с помощью алгоритмов, описываемых разностными уравнениями или дискретными передаточными функциями (в последнем случае — без учета квантования по уровню);

— сигналы могут принимать только определенные дискрет­ные значения вследствие квантования по уровню в АЦП и преобразования величин в цифровой форме, что дела­ет систему релейно-импульсной и усложняет расчёт;

— для сопряжения цифрового регулятора с непрерывным исполнительным устройством применяется либо ЦАП,либо широтно-импульсный преобразователь {при испол­нительных двигателях постоянной скорости);

— благодаря гибкости средств программного обеспечения при построении управляющих алгоритмов возможности проектирования не ограничиваются только стандартны­ми П-, ПИ-,ПД-,ПИД - законами регулирования с жесткой настройкой, а позволяют реализовать оптималь­ное и адаптивное управление, нелинейные алгоритмы.