Расчёт настроек ПИ-регулятора методом РЧХ (стр. 1 из 2)

Чебоксарский химико-технологический техникум

КУРСОВАЯ РАБОТА

Расчёт настроек ПИ-регулятора методом РЧХ

Чебоксары, 2008

Содержание

1. Описание принципа действия замкнутой САР

2. Расчёт и выбор исполнительного устройства

3. Описание ОР

4. Постановка эксперимента по снятию кривой разгона

4.1 Схема установки для снятия кривой разгона

4.2 Получение передаточной функции по экспериментально полученной кривой разгона

5. Выбор закона регулирования

6. Расчёт настроек ПИ-регулятора методом РЧХ

6.1 Построение ЛРЗ

Выводы

Литература

1. Описание принципа действия замкнутой САР

В общем случае под структурой САР понимают совокупность частей автоматической системы, на которую она может быть разделена по определённым признакам, и путей передачи воздействий между ними, образующих автоматическую систему.

Различают алгоритмическую, функциональную и конструктивную структуры САР.

Алгоритмической структурой САР называют структуру, где каждая часть предназначена для выполнения определённого алгоритма преобразования её входной величины, являющегося частью алгоритма функционирования САР.

В функциональной структуре САР каждая часть предназначена для выполнения определённых функций автоматического регулирующего устройства – получение информации, её переработку, формирование закона регулирования и прочее, так и более частные – передача сигналов, сравнение сигналов, преобразование формы представления информации.

Простейшая составная часть структурной семемы САР или автоматического устройства, отображающего путь и направление передачи воздействия между частями автоматической системы, на которые эта система разделена в соответствии со структурной схемой, называют связью структурной схемы системы.

1.1 Структурная схема замкнутой САР

С помощью данной схемы реализуется принцип регулирования по отклонению (по ошибке).

1.2 Преимущество САР по отклонению

1. Система выполняет свою задачу независимо от количества возмущающих факторов.

2. Отсутствие жёстких требований к стабильным характеристикам элементам Рег и ИУ.

1.3 Недостаток САР по отклонению

1. Заключается в том, что возмущающее воздействие оказывает влияние на величину регулирующего параметра.

Х(s) ε(s) Y(s)

Y(s)

2. Расчёт и выбор исполнительного устройства

2.1 Исходные данные

1. измеряемая среда – вода;

2. максимальный объёмный расход, F_vmax =16 м³/ч;

3. динамическая вязкость в рабочих условиях, ν = 0,0008906м²/с;

4. плотность в рабочих условиях, ρ = 1000 кг/м³;

5. давление источника, P_и = 0,3 МПа;

6. давление потребителя, P_п = 0,06 МПа;

7. диаметр трубопровода, D_тр = 51 мм;

8. длина прямых участков, L = 24 м;

9. количество местных сопротивлений 8 шт.:

местные сопротивления на запорных арматурах,

= 4,1 – 2 шт.;

местные сопротивления на поворотах трубы под углом 90⁰ с радиусом

поворота 3 D_тр,

= 1,2 – 6 шт.

2.2 Расчёт пропускной способности РО

1 Определяем перепад давления сети, P_c:

P_c = P_и – P_п = 0,3 – 0,06 = 0,24 МПа

2. Максимальная скорость среды:

м²/с

3. Потери давления на местных сопротивлениях, ΔP_мс:

МПа

4. Определяем гидростатический напор, ΔP_г.с.:

МПа

5. Определение критерия Рейнольдца, Re_D:

6. Определение коэффициента трения λ по диаграмме:

Шероховатость n = 0,2 мм

=> λ= 0,028

7. Определение скорости потока, V:

м/с

8. Потери давления на прямых участках, ΔP_пр:

МПа

9. Определение потери давления на регулирующем органе, ΔР_ро:

ΔР_ро= P_c – P_пр– P_м.с = 1,0 – 0,0067 – 0,024 = 1,03 МПа

10. Определение расчётной пропускной способности клапана, K_vv_расч:

м³/ч

11. Определение условной пропускной способности клапана с 20% запасом, К_v_узап.:

К_v_узап.= К_v · 1,2 = 177 м³/ч

2.3 Выбор клапана из каталога

Выбран клапана из серии РК D_у= 100 мм К_v_у= 177 м³/ч.

Технические характеристики клапана:

1. Р_у= 1,6 МПа;

2. D_у= 200 мм;

3. Пропускная характеристика – равнопроцентная;

4. Диапазон исполнения по температуре регулируемой среды от -196⁰С до + 550⁰С;

5. Диапазон исполнения по температуре окружающей среды от -60⁰С до + 70⁰С;

6. Исходное положение плунжера – НЗ;

7. Материал корпуса – Сталь 20;

8. Материал дроссельной пары – 12Х18Н10Т;

9. Класс герметичности по ГОСТ 9544.

3. Описание объекта регулирования

Объектом регулирования в данной схеме является электронагреватель, в котором происходит нагрев воды. С помощью регулирующего клапана можно регулировать расход воды в ЭН.

Условная пропускная способность клапана К_v_у= 180 м³/ч.

Нагревание электрическим током обеспечивает равномерный и быстрый нагрев, легкое регулирование степени нагрева в соответствии с заданным технологическим режимом.

Электрообогрев прост и удобен в обслуживании, компактен, но относительно дорог.

По способу превращения электрической энергии в теплоту различают нагревание сопротивлением, электрической дугой, индукционное и высокочастотное нагревание.

4. Постановка эксперимента по снятию кривой разгона

Снятие временных характеристик проводят на реальном объекте, оснащенном аппаратурой в соответствии со схемой, приведенной на рисунке 1. Все измерительные преобразователи и исполнительные устройства обычно относят к объекту. Быстродействие всех элементов используемой аппаратуры в целом должно значительно превышать быстродействие объекта.

Для снятия временных характеристик объект исследования приводят в равновесное состояние, а затем с помощью панели дистанционного управления и исполнительного устройства наносят на вход объекта возмущающее воздействие в виде ступенчатого сигнала. Реакция объекта на это возмущение кривая разгона регистрируется в координатах: выходная величина – время.

Снятие кривой разгона предусматривает нанесение на объект ступенчатого возмущения путем энергичного изменения степени открытия проходного сечения регулирующего органа; при этом отмечают величину и момент нанесения возмущения. Изменение выходной величины регистрируют до тех пор, пока объект не примет нового установившегося значения (объект устойчивый) или пока скорость изменения выходной величины не станет постоянной (объект нейтральный).

4.1 Схема установки для снятия кривой разгона

4.2 Получение передаточной функции по экспериментально полученной кривой разгона

На графике строим кривую по y(t), затем на графике показываем входную величину в

точке 1. На графике показываем установившийся режим в по оси ординат. Проводим касательную через точку перегиба до пересечения с осью абсцисс в точке и принимают, что выходная величина объекта изменяется по получившейся ломаной кривой и далее по кривой разгона. Время запаздывания τ и время разгона Т такого объекта определяют по графику.