МИНОБРНАУКИ РОССИИ

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

«ЛЭТИ» ИМ. В. И. УЛЬЯНОВА (ЛЕНИНА)

Кафедра Автоматики и процессов управления

САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА

по дисциплине «Локальные системы управления»

Тема: Система автоматического регулирования температуры воды на выходе теплообменника в тепломагистрали

Студент гр. 8091		Гришин И. Д.
Преподаватель		Давыдов В. Н.

Санкт-Петербург

2021

СОДЕРЖАНИЕ

Y

ВВЕДЕНИЕ 2

ЗАДАНИЕ 3

1. ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЙ РАСЧЁТ СИСТЕМЫ [1] 5

1.1. Составление структурной схемы и математической модели 6

1.2. Анализ системы 7

1.3. Расчёт параметров типовых регуляторов 11

1.3.1. ПИ-регулятор 11

1.3.2. ПИД-регулятор 13

2. МОДЕЛИРОВАНИЕ СИСТЕМЫ 15

2.1. Моделирование системы по задающему воздействию 16

2.1.1. Ступенчатое воздействие 16

2.1.2. Линейно-нарастающее воздействие 17

2.2. Оптимизация параметров ПИД-регулятора 17

2.3. Анализ чувствительности системы 18

2.4. Моделирование системы по возмущающему воздействию 21

2.5. Моделирование системы с учётом запаздывания [2] 22

2.6. Моделирование системы с учётом нелинейного элемента 25

2.6.1. Оценка влияния НЭ на переходные процессы при ступенчатом задающем воздействии 26

2.6.2. Оценка влияния НЭ на переходные процессы при ступенчатом возмущающем воздействии 27

3. ЗАКЛЮЧЕНИЕ 28

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 28

Приложение А 30

Спецификация элементов системы 30

Введение

Целью работы является приобретение практических навыков расчёта и компьютерного моделирования типовых локальных систем автоматического управления (ЛСУ).

Выполнение курсовой работы делится на два этапа. Первый этап представляет собой предварительный расчёт САУ и включает в себя:

− составление в соответствии с предлагаемыми темами структурных схем объекта и замкнутой ЛСУ и предварительный расчёт параметров настройки ЛСУ по заданным показателям качества с использованием рекомендованной методики расчёта; 

– эскизное проектирование технического обеспечения ЛСУ с использованием промышленных средств измерения, контроля и регулирования. На этом этапе уточняются параметры расчётной модели системы в соответствии с параметрами технических средств, выбираемых по каталогам российских и зарубежных фирм- производителей средств автоматизации и управления.

  На втором этапе (6–15 недели) выполняется:

− разработка программной модели исследуемой системы с применением элементов SIMULINK пакета программ MATLAB^®. В качестве начальных условий и параметров модели используются данные предварительного расчета на первом этапе;

– компьютерное моделирование локальной системы, исследуются её динамические свойства при входных управляющих и возмущающих воздействиях, оценивается влияние малых изменений параметров объекта регулирования относительно расчётных значений и уточняются параметры настроек регулятора или корректирующего устройства (“вторичная” оптимизация ЛСУ). 

Задание Система автоматического регулирования температуры воды на выходе теплообменника в тепломагистрали

Описание системы.

Регулируемая величина y: температура воды ,C. Регулирующее воздействие: расход холодной воды Q [м³/с]. Информация о температуре воды на выходе теплообменника ТО (поз. a на рис. П.1.1) поступает от термопары ТТ. Изменение расхода воды  осуществляется регулирующим вентилем  РВ (регулирующий орган (РО))  и серводвигателем EPS (исполнительное устройство (ИУ)). 

Рисунок П.1.1.

Требуется рассчитать устройство регулирования с индикацией, регулируемой рис. П.1.1 величины y (на рис. П.1.1 обозначение TIC).

Функциональная схема системы регулирования с индикацией изображена на рис.П.1.1, поз. б. Сигнал от термопары 001 через измерительный компенсационный мост 002 и измерительный преобразователь 010, где слабый сигнал от 001 преобразуется в унифицированный токовый сигнал , поступает на вход регулятора 050 и на показывающий прибор (индикатор) 031. Регулятор формирует сигнал управления U и через серводвигатель 060 и регулирующий вентиль 070 изменяет расход Q холодной воды. Преобразователь 010 и регулятор 050 питаются от трансформатора 011.

Исходные данные для расчета системы приведены в табл.П.1.1

Таблица П.1.1.

	000	Теплообменник (ОР)		2,5  10,0 [ ] [c] [c]
	001	Термопара (ТП)		[мВ/ ] [c]
	002	Измерительный мост
	010	Измерительный преобразователь
	050	Регулятор	ПИ-регулятор ПИД-регулятор	[c]
	060	Серводвигатель		[мм/мА]
	070	Регулирующий вентиль (РВ)		[мм]