Автор: Пользователь скрыл имя, 28 Апреля 2012 в 09:59, курсовая работа
Один из этапов проектирования систем регулированиятехнологических процессов – выбор структуры системы и расчет оптимальных параметров регуляторов. И структура системы, и параметры регуляторов определяются свойствами технологического процесса (далее ТП) как объекта регулирования.
Московский Государственный Университет
Пищевых Производств
Кафедра «Автоматика и электротехника»
Курсовая работа по ТАУ:
« Печь хлебопекарная»
Выполнила студентка:
Группа: 07-иу-4
Проверил преподаватель:
Воронина Н.О
Москва,2010
Расчет одноконтурной и с предиктором Смита систем автоматического регулирования « Печь хлебопекарная»
Один из этапов проектирования систем регулированиятехнологических процессов – выбор структуры системы и расчет оптимальных параметров регуляторов. И структура системы, и параметры регуляторов определяются свойствами технологического процесса (далее ТП) как объекта регулирования.
Печь хлебопекарная .
газ
воздух
1 – топка, 2 – пекарная камера
4-Б. Разработать АСР регулирования t в пекарной камере
1 – одноконтурную (кр. разгона 1)
2 – АСР с упредителем Смита; изучить, как изменяется качество регулирования при изменении характеристик объекта (кр. разгона 1а) без изменения характеристик упредителя (SIAM, SIMULINK).
Расчет одноконтурной АСР
Важным элементом синтеза АСР ТП является расчет одноконтурной системы регулирования. При этом требуется выбрать структуру и найти числовые значения параметров регуляторов. При расчете системы проверяют возможность использования наиболее простого закона регулирования, каждый раз оценивая качество регулирования, и если оно не удовлетворяет требованиям, переходят к более сложным законам или используют так называемые схемы и методы улучшения качества.
Определение параметров регулятора R(p)
В системах автоматического регулирования используются регуляторы различного типа. В данном случае необходимо применить ПИ-регулятор, обеспечивающий нулевое значение статической ошибки.
Передаточная характеристика ПИ-регулятора имеет следующий вид:
R (p) = –S1 – S0/p.
Расчет этого регулятора сводится к нахождению S1 и S0.
Предварительные значения S1 и S0 рассчитываются с использованием программы TAU
Время переходного процесса делим на равные интервалы и соответствующие ординаты кривой разгона вносим в таблицу.
N Точки | T мин | , oС | y = , oC | h=y/x , oC/B |
1 | 0,00 | 200 | 0,0 | 0,00 |
2 | 1,75 | 201 | 1 | 0,06 |
3 | 3.5 | 203 | 3 | 0,2 |
4 | 5.25 | 205 | 5 | 0,3 |
5 | 7 | 206.5 | 6.5 | 0.43 |
6 | 7.75 | 207.5 | 7.5 | 0.5 |
7 | 9,5 | 208 | 8 | 0.53 |
8 | 11,25 | 208.5 | 8.5 | 0.56 |
9 | 13 | 208.5 | 8.5 | 0.56 |
10 | 13,75 | 208.5 | 8.5 | 0.56 |
y() 8.5[ oC ] oC
K = = =0.56
x 15[ B ] B
x = U = 15 B
Далее расчёты производятся на ЭВМ, пакет «TAU», который содержит пять этапов:
Этап 1.
Расчёт коэффициентов дифференциального уравнения методом интегральных площадей (метод Симою)
Исходные данные:
интервал разбиения оси абсцисс кривой разгона 1,75
установившееся значение параметра
число точек при расчёте кривой разгона 10,0
Результаты расчёта :
Коэффициенты дифференциального уравнения объекта:
1-й коэф. = 5.09
2-й коэф. = 8.55
3-й коэф. = 2.44
Динамические характеристики объекта:
дифференциальное уравнение объекта
2.44y’’’ (t) + 8.55y” (t) + 5.09y’ (t)+1y(t) = 0.56x (t – 3.3)
передаточная функция
Для регулирования объекта выбран ПИ – регулятор .
ПИ – закон регулирования:
Оптимальными настройками считаем значения S1 и S0, соответствующие минимальному значению интегрального квадратичного критерия качества переходного процесса.
при степени колебательности не ниже заданной (m = 0,221).
Расчёт настроек ПИ – регулятора методом незатухающих колебаний (Циглера – Никольса)
Определяем S, при которой в системе, состоящей из данного объекта и
Сначала из 2-го уравнения определим (частоту незатухающих колебаний)
Расчёт настроек ПИ – регулятора по приближенным формулам:
При помощи программы ТАУ рассчитываем коэффициенты дифференциального уравнения во вспомогательном контуре:
N Точки | T мин | , oС | y = , oC | h=y/x , oC/B |
1 | 0,00 | 200 | 0,0 | 0,00 |
2 | 0.7 | 201 | 1 | 0,06 |
3 | 1.4 | 202 | 3 | 0,13 |
4 | 2.1 | 204.2 | 4.2 | 0,28 |
5 | 2.8 | 206 | 6 | 0.4 |
6 | 3.5 | 207 | 7 | 0.46 |
7 | 4.2 | 207.5 | 7.5 | 0.5 |
8 | 4.9 | 207.8 | 7.8 | 0.52 |
9 | 5.6 | 207.9 | 7.9 | 0.53 |
10 | 6.3 | 208 | 8 | 0.53 |
y() 8[ oC ] oC
K = = =0.53
x 15[ B ] B
x = U = 15 B
Далее расчёты производятся на ЭВМ, пакет «TAU», который содержит пять этапов:
Этап 1.
Расчёт коэффициентов дифференциального уравнения методом интегральных площадей (метод Симою)
Исходные данные:
интервал разбиения оси абсцисс кривой разгона 0.7
установившееся значение параметра
число точек при расчёте кривой разгона 10
Результаты расчёта :
Коэффициенты дифференциального уравнения объекта:
1-й коэф. = 2.14
2-й коэф. = 1.58
3-й коэф. = 0.3
Динамические характеристики объекта:
дифференциальное уравнение объекта
0.3y’’’ (t) + 1.58y” (t) + 2.14y’ (t)+1y(t) = 0.53x (t – 3.3)
передаточная функция
Запишем эквивалентные передаточные функции первого порядка:
Приближенный расчет АСР:
.
Используем 1ый метод расчета:
Т.к. настройки регуляторов взаимозависимы, расчет проводят методом итераций.
На каждом шаге рассчитывают приведенную одноконтурную АСР в которой 1 из регуляторов условно относится к эквивалентному объекту.
, т.к. W (p) <<
Расчет основного регулятора проводим методом Циглера – Никольса:
Определяем S, при которой в системе, состоящей из данного объекта и
Сначала из 2-го уравнения при помощи программы Matlab определим (частоту незатухающих колебаний)
=0.54
Расчёт настроек ПИ – регулятора по приближенным формулам:
Из графика (1) определяем показатели качества переходного процесса одноконтурной АСР:
Степень затухания:
Максимальное динамическое отклонение:
Время регулирования – для его определения задаёмся допустимым отклонением
от максимального отклонения Kx.
Из графика (2) определяем показатели качества переходного процесса АСР с предиктором Смита:
Степень затухания:
Максимальное динамическое отклонение:
Время регулирования – для его определения задаёмся допустимым отклонением
от максимального отклонения Kx.
Вывод: для данного объекта регулирования наиболее целесообразно применение АСР c предиктором Смита, так как в АСР с предиктором Смита повышается качество регулирования.