печать / Андр 4
.docxМинистерство образования и науки, МОЛОДЁЖИ И СПОРТА украины
ОДЕССКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
институт компьютерных систем
кафедра компьютеризированных систем управления
Автоматизация типовых производственных процессов
Практическая работа №4
«Исследование динамики системы регулирования давления пара в котле при реализации различных критериев качества»
Выполнили:
Cтуденты
группы АТ-092
Задыр И.Г
Калигаева А.А.
Соломянный А.
Орманжи А.
Проверил: Андриевский Г.Г.
Одесса
2012г.
Цель работы:
-
Определение передаточной функции объекта регулирования и параметров настройки ПИ-регулятора давления пара в котле.
-
Моделирование системы регулирования давления пара в котле, при реализации различных критериев качества.
-
Краткие теоретические сведенья
Давление пара в котле регулируется путём изменения подачи топлива форсунки топки котла. Функциональная схема системы регулирования давления показана на рисунке 1.
Рис. 1. Функциональная схема САР давления пара в котле
Давление пара Рп в котле К измеряется измерительным элементом ИЭ. Сигнал, пропорциональный давлению пара, с выхода измерительного элемента подаётся на вход электронного регулятора ЭР. В регуляторе определяется сигнал ошибки (разность между задающей величиной и истинной величиной давления) и, в соответствии с заданным алгоритмом управления, определяется управляющее воздействие µ. Сигнал µ подаётся на вход топливного бака ТБ, регулирующего подачу топлива к форсункам топки котла. Входной величиной котла является расход в единицу времени топлива ѱ, подаваемого на форсунки топки котла. Топливный блок, котел и измерительный элемент можно представить, как одно звено – объект управления ОУ. Таким образом, вся система регулирования представляется как два звена, включенных последовательно - объект управления и регулятор.
Для математического описания объекта может быть использована переходная характеристика, полученная экспериментально. Для этого при работающем котле в разомкнутой системе (обратная связь отключена), управляющий сигнал µ изменяется скачком на величину Δµ=µ2-µ1. Изменение выходной величины, вызванное ступенчатым изменением входного сигнала (переходная характеристика), осциллографируется. По виду переходной характеристики может быть определена передаточная функция объекта.
С достаточной степенью точности такой объект может быть описан как апериодическое звено первого порядка с запаздыванием:
-
Определение передаточной функции объекта регулирования
Исходные данные:
Δµ0 = 0.12;
Запаздывание и постоянная были определены по характеристике №2 из задания.
Определим относительное приращение выходной величины:
(1)
Определим коэффициент усиления топливного блоки и, соответственно объекта управления:
(2)
Определим конечное значение переходного процесса в относительных единицах:
(3)
Подставим найденные параметры в передаточную функцию объекта:
Проведем моделирование разомкнутой системы с целью получения разгонной характеристики:
Рис.2 Схема моделирования разомкнутой системы
Рис.3 Разгонная характеристика
-
Определение настроек параметров ПИ-регулятора
Передаточная функция ПИ-регулятора имеет вид:
где
Произведём расчёт и моделирование для 3-х критериев качества:
-
Интегральный квадратичный критерий качества:
рис.4 Схема моделирования интегрального квадратичного критерия качества.
рис 5. График переходного процесса интегрального квадратичного критерия.
-
Минимум перерегулирования и времени регулирования.
Рис.6 Схема моделирования критерия с минимумом перерегулирования.
Рис.7 График моделирования критерия с минимумом перерегулирования.
-
20% -у перерегулирование.
Рис. 8. Схема моделирования критерия с 20%-м перерегулированием
Рис. 9. График моделирования критерия с 20%-м перерегулированием
Выводы:
В ходе выполнения работы по заданной характеристике разомкнутой системы автоматического регулирования давления пара в котле были определены запаздывание и постоянная времени, после чего по ним была составлена передаточная функция объекта. Также был произведён расчёт параметров ПИ-регулятора для трёх критериев качества: интегрального квадратичного, критерия с минимумом перерегулирования и критерия с 20%-м перерегулированием. По данным моделирования были получены графики переходных процессов, соответствующие вышеуказанным критериям качества.