Введение

Ситемы автоматического управления широко распросранены в практике автоматизации технологических процессов. При проектировании такой системы возникает задача выбора структуры системы и параметров ее элеменотов таким образом, чтобы система была устойчивой и обеспечивала бы требуемые показатели качества переходного процесса.

В процессе проектирования системы автоматического управления решаются задачи анализа и синтеза системы. При анализе системы определяется ее устойчивость и характеристики качества процессов в системе.При синтезе системы определяются необхдимые изменения в структуре и параметрах системы, направленные на обеспечение требуемых показателей качества процессов в системе.

Объектом исследования в курсовой работе является автоматическая система регулирования подачи пара в выпарную установку. Целью работы являются: исследование системы путем анализа ее устойчивости и качества, а также синтез системы с улучшенным быстродействием.

В процессе выполнения работы решаются следующие задачи: построение математической модели системы в виде передаточной функции замкнутой системы и логарифмических частотных характеристик; исследование устойчивости системы с использованием алгебраического и частотного критерия устойчивости и приведение системы к устойчивости в случае неустойчивости исходного варианта; исследование влияния на устойчивость системы некоторых заданных параметров путем построения ее области устойчивости в плоскости этих параметров; построение переходного процесса в системе путем численного решения дифференциального уравнения на ЭВМ; оценка качества системы с использованием графика переходного процесса и логарифмических частотных характеристик; синтез последовательного корректирующего звена с целью повышения быстродействия системы

При исследовании используются методы анализа обыкновенных линейных систем автоматического управления

1 Математическая модель системы выпарной установки.

1.1 Описание вертикальной выпарной установки

Верти­кальный выпарной аппарат (рис.1) состоит из вертикального стального кор­пуса, снабженного внутренней верти­кальной нагревательной камерой 2 из цельнотянутых труб и центральной цир­куляционной трубой3, и сепаратора4 сотбойником для отделения влаги из вторич­ного пара. После отделения влаги вто­ричный пар направляется либо на обогрев следующего корпуса выпарной установки либо в конденсатор. Схема обеспечения автоматического управления выпарной установки приведена на рисунке 2.

Рис.1. Вертикальный выпарной аппарат

с внутренней нагревательной камерой

и центральной циркуляционной трубой.

Выпарная установка

пар

пар

Шаровой

кран

Температура

Напряжение

Датчик

Регулятор

Рис.2 Схема обеспечения автоматического управления выпарной установки

1.2 Составление функциональной схемы системы

При построении математической модели системы вертикальной выпарной установки воспользуемся структурным методом. В соответствии с этим методом, на первом этапе построения модели исходная схема обеспечения автоматического управления рис.2. заменяется упрощенной функциональной схемой, представленной на рис.3. Для этого исследуемая система разбивается на функциональные элементы, каждый из которых в дальнейшем будет представлен типовым структурным звеном, то есть, описан дифференциальным уравнением не выше второго порядка. Степень детализации такова, чтобы получить простые описания связи для преобразуемых сигналов.

Рис.3. Функциональная схема системы выпарной установки

Рассмотрим подробнее полученную функциональную схему системы выпарной установки, представленную на рис.3. На ней изображены: объект регулирования - вертикальная выпарная установка (ВП). Входная величина которой является давление, создаваемое шаровым краном P(t) , а выходной - температураT(t) (управляемая величина).

В функциональной схеме присутствует обратная связь, в которую входит элемент термопара (ТП) (см.рис.2).Термопара играет роль датчика, входной величиной является температура T(t), а выходной напряжение термопарыU_т(t) (рис.2), затем осуществляющей сравнение величинU_зад(t) иU_Т(t). На выходе получается значение этой разности – напряжение ошибкиU_ош(t), которая является входным сигналом для регулятора (Р). На выходе регулятора получается управляющее напряжениеU_упр(t), которое является входным сигналом для шаровой кран с электроприводом (ШК) (рис.2). Шаровой кран с электроприводом является исполнительным механизмом системы выпарной установки.