образец выполнения курсового проекта-2 Соложенцева С.В. (Записка-КР-Тех_ср-ва)

Посмотреть архив целиком

Федеральное агентство по образованию РФ

Московский Государственный Технический Университет «МАМИ»




Факультет «Автоматизация и управление»

Кафедра «Автоматика и процессы управления»








Курсовая работа по дисциплине:

«Технические средства»

по теме:

«Синтез и моделирование

промышленной системы автоматического управления»











Студент: Соложенцев С. В.

группа 7-УИк-9

Преподаватель: Сиротский А. А.










Москва 2008

Содержание

Задание по курсовому проектированию 3

«Синтез и моделирование САУ»

Вычисление передаточной функции объекта управления 4

Структура системы управления. 5

ЛАФЧХ разомкнутой системы и ее переходная характеристика 7

Выбор исполнительного механизма совместно 9

с регулирующим органом.

Выбор датчика уровня 12

Выбор автоматического регулятора. 14

Расчет передаточной функции ПИ-регулятора. 15

Синтез желаемой ЛАФЧХ

Структура системы управления с отрицательной обратной связью 18

Исследование реакции системы на возмущающее воздействие 19

Заключение 20

Список использованной литературы 21






















Задание по курсовому проектированию

«Синтез и моделирование САУ».

Блок – схема системы автоматического регулирования уровня.

Провести синтез промышленной системы автоматического управления (рис 1), обеспечивающей время регулирования tр, ориентировочно соответствующее наибольшему значению динамической константы объекта управления при статической ошибке ст=0 и монотонности переходной функции по каналу управления (max=0).

Метод синтеза – на основе Логарифмических Амплитудно–Фазовых Частотных Характеристик (ЛАФЧХ).

САУ реализовать на основе современных средствах КИПиА.

Результаты синтеза САУ подтвердить моделированием в среде Simulink (МАТLAB).


Обьект управления – бак напорный.

Передаточная функция объекта по каналам вход – поступающий расход воды уровень воды в напорном баке имеет вид

,

Где площадь сечения цилиндрического бака напорного (-диаметр бака напорного)

- номинальный режим по уровню воды.

- номинальное значение поступающего расхода при .

  1. Вычисление передаточной функции объекта управления.

Численные значения констант передаточной функции неизменяемой части САУ (объекта управления):

- номинальный режим по уровню воды;

- номинальное значение поступающего расхода при ;

 - диаметр бака напорного.

Передаточная функция ОУ:

Численное значение передаточной функции:

 - площадь сечения цилиндрического бака напорного;

- номинальное значение поступающего расхода при ;

 - передаточный коэффициент

постоянная времени


Тогда:

  1. Структура системы управления.

Исходная структура системы управления:

Расчет коэффициента усиления регулирующего органа Kр.о:

,

где  - изменение поступающего потока;

изменение степени открытия клапана (в процентах).

Зависимость поступающего потока от степени открытия клапана:


Чтобы осуществить возможность регулирования поступающего потока выбираем двойной расход :


Расчет коэффициента усиления датчика уровня Kд:


FS=10 м – (Full Scale) – диапазон измеряемых величин;

FSO=4..20 мА - (Full Scale Output) - диапазон выходных значений.


Исходная структура системы управления с численными значениями:

Упростим структуру системы управления:

Упрощенная структура системы управления с численными значениями:



  1. ЛАФЧХ разомкнутой системы и ее переходная характеристика





Проверим правильность построения характеристик в Matlab (Simulink):



  1. Выбор исполнительного механизма совместно с регулирующим органом.

Вычисление Kv (величины пропускной способности) производится по DIN EN 60534. Типовые листы содержат необходимые индивидуальные параметры клапана.

Для предварительного упрощенного расчета регулирующих клапанов можно использовать формулу:

Влияние соединительных фитингов и ограничение потока не учитываются.

Расчет условной пропускной способности для расхода Qп:

Расход Qп принимаем в 2 раза больше номинального, поэтому выбираем клапан с Kv=2.

Зависимость пропускной способности от степени открытия клапана:

Расчет условной пропускной способности для расхода Q0:

Расход Q0 принимаем в 2 раза больше номинального, поэтому выбираем клапан с Kv=2.02.





Выбираем клапан запорно-регулирующий 25ч945п односедельный фланцевый DN=20мм с характеристиками Kv=2.5. ЭИМ клапана имеет управляющий сигнал 4..20 мА.

(http://mzta.ru/component/page,shop.product_details/flypage,shop.flypage/product_id,12193/category_id,12155/manufacturer_id,0/option,com_virtuemart/Itemid,91/)

Клапан запорно-регулирующий 25ч945п

Клапан запорно-регулирующий (КЗР) 25ч945п односедельный фланцевый с электрическим исполнительным механизмом (ЭИМ)

PN1,6МПа

Код ОКП 37 2250

Изготовление и поставка - по ТУ 3722-011-50987615-2002

Сертификат соответствия №РОСС RU. МУ04. В00207



Назначение

Клапан запорно-регулирующий (КЗР) 25ч945п односедельный фланцевый с электрическим исполнительным механизмом (ЭИМ) PN1,6МПа предназначен для использования на центральных и индивидуальных тепловых пунктах (ЦТП и ИТП), в системах горячего водоснабжения, системах приточной вентиляции тепличных хозяйств и в других областях как для автоматического регулирования технологических процессов, так и в качестве запорного устройства.

Фторопластовое уплотнение в затворе обеспечивает требуемую герметичность в положении «закрыто».

Материал основных деталей

Наименование детали

Марка материала

PN1,6МПа

PN2,5МПа

Корпус, крышка

СЧ20 ГОСТ1412

КЧ30 ГОСТ1215

Плунжер, седло

Сталь 12Х18Н10Т ГОСТ5632

Уплотнение в затворе

«мягкое» (Фторопласт-4 ГОСТ10007)

Уплотнение сальниковое

Фторопласт-4 ГОСТ10007, графлекс







Технические характеристики:

Диаметр номинальный (DN), мм:

20мм

Давление номинальное PN, МПа:

1,6

Пропускная характеристика:

линейная

Рабочий ход плунжера h, мм:

10

Условная пропускная способность Кv, м³/ч:

1,6

2,5

4,0

6,3

Относительная протечка в затворе, % от Кv:

0,001 (при ∆Рисп = PN)

Рабочая среда:

Вода, пар, воздух и др. жидкие и газообразные среды, нейтральные к материалам деталей, соприкасающихся со средой

Температура рабочей среды Т,°С:


-15…+150

Присоединительные размеры и размеры уплотнительных поверхностей:

исполнение 1 ряд 2 по ГОСТ12815

Тип ЭИМ:

ST0

Масса клапана, кг:

5,5..10

Гарантии

Гарантийный срок эксплуатации – 12 месяцев со дня ввода в эксплуатацию. Срок консервации – 3 года. Срок службы – не менее 10 лет. Наработка на отказ – 10000 часов.

Габаритные и присоединительные размеры

D1=58 мм

D2=75 мм

D3=105 мм

B=80 мм

L=150 мм

H=375 мм

n=4

d=14 мм



  1. Выбор датчика уровня

Выбираем датчик гидростатического давления LMP 331 (ЛМП 331)

(http://www.bdsensors.ru/products/product_info.php?id=27)

Врезные датчики уровня серии LMP предназначены для непрерывного измерения уровня жидкости в открытых емкостях. Датчики этой серии применяются для измерения низкого и среднего давления вязких субстанций, где требуется защита чувствительной мембраны от засорения и налипания.

Столб жидкости над датчиком давит на разделительную мембрану. Давление через инертный масленый наполнитель передается на полупроводниковый чувствительный элемент. Электронная цепь усиления обеспечивает питание сенсора, усиление сигнала, преобразование в стандартный электрический сигнал, а также температурную компенсацию. Уровень сигнала пропорционален высоте столба жидкости над датчиком.

Наличие открытой мембраны исключает возможность ее засорения. Подключение к процессу обеспечено наличием резьбы 3.4 дюйма. Уплотнение, расположенное непосредственно за резьбой, позволяет добиться герметичного соединения при монтаже датчика.

Области применения:

  • измерение уровня жидкости природных и искусственных агрессивных жидкостей

  • химическое и фармацевтическое производство

  • пищевая промышленность

  • гальвано-производство

  • очистка воды и сточных вод

Технические характеристики:

  • Диапазоны давления: от 0...0,4 м вод.ст. до 0...400 м вод.ст.

  • Выходные сигналы: 4...20 мА / 2-х пров.
    0...20 мА / 3-х пров.
    0...10 В / 3-х пров.

  • Класс защиты IP 65-68

Преимущества и особенности

  • Индивидуальная настройка диапазона по требованию заказчика. Например: 0...55 м вод.ст.

  • Применим для воды и других жидкостей не агрессивных к нержавеющей стали

  • Открытая мембрана

  • Компенсация температурной погрешности

  • Долговременная стабильность калибровочных характеристик

  • Высокая степень защиты от неправильного подключения, коротких замыканий и перепадов напряжений

  • Прочная и надёжная конструкция для тяжелых условий эксплуатации

  • Искробезопасное исполнение: EEx ia IIC T4

Подключение источника давления

Электрические разъёмы


Подключение выводов

Разъемы

Питание +

1

Питание -

2

Защитное заземление

Клемма заземления





Схема подключения


  1. Выбор автоматического регулятора.

Выбираем микропроцессорный регулятор МИНИТЕРМ 400.00

(ftp://80.240.100.130/min400_ko.pdf)

ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ:


НАЗНАЧЕНИЕ

Регуляторы микропроцессорные МИНИТЕРМ 400.00 предназначены для регулирования давления, расхода, уровня и т.д. при работе с датчиками унифицированного сигнала постоянного тока (шесть входов).

Питание:

  • Напряжение – (24±6)В постоянного тока при амплитуде переменной составляющей от 0.4 до 1.5В;

  • Потребляемая мощность – не более 3.6ВА.

Типы и количество подключаемых датчиков:

  • шесть датчиков 4-20 мА постоянного тока.

Импульсный выход:

  • Вид – “сухой” транзисторный ключ (45В, 0.15А) либо сигнал 0, 24В постоянного тока.

Дискретные выходы:

  • Назначение и количество:

    • - для сигнализации верхнего и нижнего предельных отклонений регулируемого параметра от задания – 2;

    • - для сигнализации отказа – 1;

  • Тип и параметры выходов – “сухой” транзисторный ключ (45В, 0.15А) либо сигнал 0, 24В постоянного тока.

Аналоговый выход:

  • Вид– 0-10В либо 0-5мА постоянного тока;

  • Назначение:

    • -для регуляторов с импульсным выходом – для подключения внешнего регистратора (самописца) регулируемого параметра (например, температуры);

    • -для регулятора с аналоговым выходом - в качестве выходного сигнала регулятора.

Интерфейс:

  • RS232C.

  1. Расчет передаточной функции ПИ-регулятора. Синтез желаемой ЛАФЧХ.

Если ЛАЧХ разомкнутой системы имеет в области существенных частот (в секторе, отсекаемом линиями ) наклон , то:

  1. Замкнутая САУ устойчива;

  2. Переходная функция близка к монотонной;

  3. Время регулирования .

Структура системы с ПИ-регулятором:

Примем время регулирования .

Вычислим коэффициент усиления ПИ-регулятора

частота среза

 - коэффициент усиления ПИ-регулятора




Структура системы с ПИ-регулятором и численными значениями:

ЛАФЧХ разомкнутой системы с ПИ-регулятором:


Проверим правильность построения характеристик в Matlab (Simulink):

Структура системы управления с отрицательной обратной связью.

Введем отрицательную обратную связь:

  1. Исследование реакции системы на возмущающее воздействие

Подадим возмущающее воздействие и рассмотрим получившийся переходный процесс:

После подачи возмущающего воздействия система вернулась в исходное состояние.

Заключение

В соответствии с заданием была спроектирована промышленная система автоматического регулирования на основе заданных параметров объекта регулирования. Были проанализированы основные элементы системы. Произведен синтез САУ, обеспечивающей время регулирования tр, соответствующее наибольшему значению динамической константы объекта управления при статической ошибке δст=0 и монотонности переходной функции по каналу управления (ξmax=0). Результаты синтеза САУ были подтверждены моделированием в среде MatLab (Simulink).










20



Случайные файлы

Файл
53698.doc
21908-1.rtf
69616.rtf
29049-1.rtf
8618.rtf




Чтобы не видеть здесь видео-рекламу достаточно стать зарегистрированным пользователем.
Чтобы не видеть никакую рекламу на сайте, нужно стать VIP-пользователем.
Это можно сделать совершенно бесплатно. Читайте подробности тут.