Дослідження розбавлювача димових газів по каналу регулювання "витрата повітря – температура димових газів" (стр. 1 из 4)
Дослідження розбавлювача димових газів по каналу регулювання "витрата повітря - температура димових газів"
Зміст
1. Ідентифікація об’єкта керування
1.1 Планування і проведення експерименту
1.2 Апроксимація часової характеристики математичними виразами
2. Розрахунок оптимальних настроювань регулятора
2.1 Визначення області стійкості системи
2.2 Розрахунок перехідного процесу
3. Розрахунок звужуючого пристрою
4. Розрахунок виконавчого механізму
5. Вибір і розрахунок метрологічних показників
6. Розрахунок контуру регулювання на надійність
1. Ідентифікація об’єкта керування
1.1 Планування і проведення експерименту
При дослідженні динаміки об'єкта необхідно вивчити технологічний процес, проаналізувати роботу об'єкта в режимі нормальної експлуатації, вибрати методи дослідження і вид вхідного впливу; провести вибір і монтаж контрольно-вимірювальної апаратури.
Проведення експерименту по зняттю часової характеристики проходить у такий спосіб:
перед нанесенням збурювання стабілізуються всі істотні вхідні збурювання: витрату палива, вторинного повітря та ін;
наносять кілька короткочасних збурень заданої форми, щоб зміна вихідної величини не перевищувала припустимих значень;
вносять східчасте збурювання переміщенням регулюючого органа і записують значення вихідної величини до одержання ділянки з урівноваженою швидкістю її зміни;
експеримент проводять запланована кількість разів.
У даній роботі були проведені дослідження розбавлювача димових газів по каналу регулювання "витрата повітря - температура димових газів". Витрату повітря змінювали на 10%, з 200 м3/год до 180 м3/год.
Систему камери розбавляння можна вважати об'єктом, для якого передатна функція в загальному випадку має вигляд:
, (1)де
- коефіцієнт підсилення об'єкта в безрозмірному виді; T1, Т2 - постійні часу.Результати проведення експерименту по зняттю часової характеристики представлена в таблиці 1. і на рис.1. Час запізнювання складає 0,12 хвилини.
Таблиця 1 - Експериментальна часова характеристика
| Т, 0С | t, хв |
| 405,00 | 0,00 |
| 406,80 | 1,08 |
| 408,60 | 2,05 |
| 410,40 | 2,45 |
| 412, 20 | 2,83 |
| 414,00 | 3, 20 |
| 415,80 | 3,51 |
| 417,60 | 3,82 |
| 419,40 | 4,23 |
| 421, 20 | 4,64 |
| 423,00 | 5,15 |
| 424,80 | 5,73 |
| 426,60 | 6,44 |
| 428,40 | 7,46 |
| 429,30 | 8,38 |
| 430, 20 | 9,27 |
| 431,10 | 10,23 |
| 431,48 | 10,97 |
| 431,66 | 11,93 |
| 431,86 | 12,88 |
| 431,99 | 13,50 |
| 432,00 | 14,00 |
(2)
(4)
| Т, С | t, хв | Т, С | t, хв |
| 405,00 | 0,00 | 424,79 | 5,73 |
| 405,7 | 1,08 | 426,60 | 6,44 |
| 407,5 | 2,05 | 427,95 | 7,46 |
| 410,40 | 2,48 | 429,30 | 8,38 |
| 412,18 | 2,83 | 430,11 | 9,27 |
| 413,99 | 3, 20 | 430,92 | 10,23 |
| 415,80 | 3,51 | 431,41 | 10,97 |
| 417,58 | 3,82 | 431,65 | 11,93 |
| 419,39 | 4,23 | 431,84 | 12,83 |
| 421, 20 | 4,64 | 431,95 | 13,50 |
| 423,00 | 5,15 | 432, 19 | 14,00 |
Рисунок 2 - Результати апроксимації перехідної характеристики.
2. Розрахунок оптимальних настроювань регулятора
2.1 Визначення області стійкості системи
Найбільш оптимальним законом регулювання є ПІ - закон регулювання.
Настроєчні параметри ПІ - регулятора C0 і C1 є функціями частоти ω, коефіцієнта підсилення К, постійних часу Т1 і Т2 і часу запізнювання τ.
C0 = ƒ0 (ω, K, T1, T2, τ) (5)
C1 = ƒ1 (ω, K, T1, T2, τ) (6)
Для одержання рівнянь, по яких можна визначити чисельні значення C0 і C1, необхідно виконати кілька перетворень.
Передатна функція обраного ПІ - регулятора:
(7)У замкнутій системі регулювання при відсутності зовнішніх збурювань передатні функції об'єкта і регулятора зв'язані співвідношенням:
Wo (p) ×Wp (p) = 1 (8)
Оптимальні параметри настроювання регулятора визначають по зворотній розширеній амплітудно-фазовій характеристиці (РАФХ), використовуючи систему рівнянь
С0 = ω× (m2 + 1) ×Im* (ω,m) 0 (9), C1 = m×Im* (ω,m) 0 - Re* (ω,m) 0 (10)
деω - частота коливань;
m - ступінь коливання системи;
Im* (ω,m) 0 - мнима частина зворотної розширеної амплітудно - фазової характеристики об'єкта;
Re* (ω,m) 0 - її речовинна частина.
Щоб визначити Im* (ω,m) 0 і Re* (ω,m) 0 у зворотній передатній функції об'єкта W* (p) = 1/W0 (p), оператор р заміняють на (i-m) ×ω, виключають мниму частину в знаменнику і після перетворень одержуємо рівняння для об'єкта другого порядку
(11) 
(12)Отримані вираження Im* (ω,m) 0 і Re* (ω,m) 0 підставляють у рівняння для визначення С1 і С0 і змінюють значення частоти коливань від нуля доти, поки С0 не стане менше нуля, потім будують графік лінії рівного ступеня загасання С0=ƒ (С1).
Оптимальні параметри настроювання регулятора вибирають правіше максимуму кривої лінії рівного ступеня загасання.
Розрахунок оптимальних параметрів настроювань регулятора проводився з використанням комп'ютерної програми OPTIMNEW.
За результатами розрахунків С0 і С1 побудована лінія рівного ступеня загасання, представлена на рисунку 3. Значення коефіцієнтів ko =0.625; T1 =4,521; Т22 =6,869; t_зап. = 0,5; m = 0,22. Отримані оптимальні параметри С1= 7,782 і С0=1,653Кп =7,782Ти =0,605.
Усередині області стійкості, обмеженою кривою і віссю абсцис, кожній крапці на площині відповідають визначені значення настроєчних параметрів С0 і С1, при яких буде забезпечена стійкість перехідних процесів у системі автоматичного регулювання.
При всіх значеннях настроєчних параметрів, що лежать поза обмеженою областю, ступінь загасання буде менше заданою.