Выбор регулятора и расчет его настроек

Министерство образования и науки Российской Федерации

ФГОУ СПО «КАМЕНСКИЙ ХИМИКО-МЕХАНИЧЕСКИЙ ТЕХНИКУМ»

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

ТЕМА: СИНТЕЗ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ФИЛЬТРОВАНИЯ В ВАКУУМ-ФИЛЬТРЕ            

        Студент                                  МИРОНЕНКО С.М.

        Руководитель                   НИКИШИН Ю.В. __

Г. Каменск-Шахтинский

Г.

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Автоматиза́ция произво́дства — это процесс в развитии машинного производства, при котором функции управления и контроля, ранее выполнявшиеся человеком, передаются приборам и автоматическим устройствам. Введение автоматизации на производстве позволяет значительно повысить производительность труда, обеспечить стабильное качество выпускаемой продукции, сократить долю рабочих, занятых в различных сферах производства.

До внедрения средств автоматизации замещение физического труда происходило посредством механизации основных и вспомогательных операций производственного процесса. Интеллектуальный труд долгое время оставался не механизированным (ручным). В настоящее время операции физического и интеллектуального труда, поддающиеся формализации, становятся объектом механизации и автоматизации.

Численное моделирование и численная оптимизация все шире применяются вследствие развития математических методов и специальных программ, а также в связи с ростом производительности вычислительной техники. Эти методы позволяют отыскать приемлемые решения для наиболее простых примеров указанного класса задач, хотя универсальной методики решения этих задач пока не существует. Применение наиболее эффективных программ для моделирования и численной оптимизации позволяет существенно продвинуться на пути решения все более сложных задач из этой области. Однако для данных целей необходимы методики применения этих программ для указанных задач: отсутствие практических методик и теоретических обоснований для них приводит к необоснованному сдерживанию распространения численных методов оптимизации САУ.

В связи с этим актуальна разработка теоретических основ методов и практических методик для синтеза регуляторов, позволяющих осуществлять качественное управление одно- и многомерными объектами, содержащими элементы запаздывания, нелинейности и другие указанные выше особенности, усложняющие или исключающие аналитический расчет регуляторов.

Автоматическое управление технологическим комплексом фильтрования позволяет повысить производительность вакуум-фильтров, обеспечить стабильную влажность кека, уменьшить потери полученного концентрата с фильтратом и расход электроэнергии, увеличить безопасность работы оборудования комплекса.

Целью управления технологическим комплексом фильтрования является стабилизация основных выходных параметров – производительности и влажности кека. Или оптимизация одного из этих параметров при сохранении заданного значения другого

В данном проекте решается задача автоматизации процесса фильтрования в вакуум-фильтре. Для этого построена одноконтурная система управления процессом. Выбран регулятор и построена математическая модель системы управления. На модели определены оптимальные параметры регулятора.

Выбраны приборы для основного контура регулирования.

 

 

РАСЧЕТ ПЕРЕДАТОЧНОЙ ФУНКЦИИ ОБЪЕКТА УПРАВЛЕНИЯ

 

Расчет выполняется на основании исходных данных для расчета – это график кривой разгона объекта, величина входного воздействия в безразмерной форме (Dm) и скорость движения диаграммной ленты (v_л) с записью графика кривой разгона.

 

По виду кривой разгона можно сделать заключение, что кривая разгона для объекта представляемого апериодическим звеном первого порядка.

Объект с такой кривой разгона по своим динамическим свойствам соответствует структурной схеме:

 

 

где

t_о – время запаздывания в объекте управления

То – постоянная времени объекта управления

у - регулируемая физическая величина

 

Определим числовые значения этих коэффициентов. Определение выполняется графоаналитическим способом включающим в себя построения на графике кривой разгона и последующий расчет коэффициентов

Dm = 0,11; V_л = 240 мм/ч; Y₁ = 8; Y₂ = 54

 

Постоянная времени объекта

 

То (сек) =           

 Запаздывание

 

t₀ (сек) =           

Передаточная функция объекта имеет вид

W_o(p) =                                

Для определения Ко следует предварительно определить диапазон изменения выходной величины в безразмерной форме

                 

            

Коэффициент передачи объекта

Ко =         

Для проверки найденных коэффициентов следует на поле опытной кривой разгона построить расчетную кривую по выражению

      

У_i =  

             

Результаты расчетов представлены в таблице 1

                                                                                            Таблица 1

 

ti с	10	20	30	40	50	55
Yi	30.38	41.87	47.77	50.80	52.36	52,82

 

 

ВЫВОД: по результатам построения видно, что расчетная кривая разгона практически совпадает с опытной, следовательно полученные значения коэффициентов

К_о = 52,27; Т_о = 225с; t_о = 105 с

определены верно и передаточная функция объекта управления имеет вид

W_o(p) = (52,27*e^-105p)/(225p+1)

 

 

ВЫБОР РЕГУЛЯТОРА И РАСЧЕТ ЕГО НАСТРОЕК

 

 

Выбор регулятора и расчет его настроек произведем с учетом качества регулирования заданного в задании на проектирование «обеспечить регулирование со статической погрешностью и с минимальным временем переходного процесса».

Выбираю апериодический переходной процесс, который имеет минимальное время регулирования (по сравнению с другими типовыми процессами). Он применяется в качестве наилучшего при значительном влиянии регулирующего воздействия на другие технологические параметры объекта при отклонении основной регулируемой величины для того, чтобы свести их отклонения к минимуму.

 Выбор производится в соответствие к качеству регулирования к достоинствам и недостаткам законов регулирования. Я выбираю п-регулятор и пи-регулятор.

П-регуляторы могут применяться в случаях когда, либо допускается большое время регулирования, либо допускается регулирование со статической погрешностью (это отражено в задании).

ПИ-регуляторы могут применяться при любых требованиях к величине установившегося отклонения и любом диапазоне возмущающих воздействий, если допустимое время регулирования превышает 6t_о.

 

 Определим вид выходного сигнала регулятора

 

t_о/То = 105/225 = 0,47.

При t_о/То от 0,2 до 1 лучшее качество регулирования обеспечивают регуляторы непрерывного действия (аналоговые).

Рассчитаем предварительные значения настроек обоих регуляторов.

 

Для П-регулятора:

Коэффициент усиления Кр=

 

Для ПИ-регулятора:

Коэффициент усиления Кр=

Время интегрирования Ти=0,8t_о + 0,5То=0,8*105+(0,5*225)=196,5