CЕВАСТОПОЛЬСКІЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ЯДЕРНОЇ ЕНЕРГІЇ ТА ПРОМИСЛОВОСТІ
КОНТРОЛЬНА РОБОТА З ДИСЦИПЛІНИ
В«Контроль і управління в хіміко-технологічних процесах В»
Тема: ЕЛЕМЕНТИ ТЕОРІЇ АВТОМАТИЧНОГО РЕГУЛЮВАННЯ
Виконав: Студент заочного відділення
Факультету ЯХТ
Д-35б
Бурак Л.А.
Севастополь
2007
1. Загальні поняття про автоматичне управлінні та регулюванні
Під управлінням розуміється сукупність дій, що забезпечують протікання процесу з метою досягнення необхідних результатів. Забезпечення всього комплексу можливих операцій з управління яким-небудь процесом називається автоматичним управлінням, а сукупність технічних засобів, за допомогою яких вирішується ця задача, називається системою управління.
Розрізняють автоматичні і автоматизовані системи управління. Системи автоматичного управління САУ працюють без участі людини. Вони застосовуються для управління окремими машинами, агрегатами, технологічними процесами. Автоматизовані системи управління АСУ припускають наявність людини в процесі управління і застосовуються насамперед для організаційного управління, об'єктом якого є колективи, підприємства. Автоматизовані системи управління технологічними процесами називають АСУТП.
Система автоматичного управління містить керований об'єкт і автоматичне управляючий пристрій. Керований об'єкт - пристрій (сукупність пристроїв), що здійснює технологічний процес. Автоматичне управляючий пристрій здійснює впл
ив на керований об'єкт у відповідності з алгоритмом керування.
Керуючий вплив виробляється шляхом порівняння дійсного (виміряного) і заданого значень керованої величини і здійснюється за допомогою пристроїв - автоматичних регуляторів.
Алгоритм управління - сукупність приписів, що визначають характер керуючих впливів на об'єкт і забезпечують виконання алгоритму функціонування.
Алгоритм функціонування - сукупність приписів, що визначають правильне виконання технологічного процесу.
Керована і регульована величина - Параметр технологічного процесу (тиск, температура, рівень і т.д), значення якого автоматичний регулятор підтримує постійним або змінює відповідно до заданого законом зміни.
Нерегульовані величини, впливають на регульовану величину, називають возмущающими впливами або збуреннями (зміна температури і тиску навколишнього середовища, коливання електричної напруги в живильної мережі і т.д.).
На рис. 1 показана схема ручного регулювання температури в електропечі для загартування металу. Контроль температури в електропечі здійснюється за допомогою термопари.
Вхідна величина термопари-температура в, а вихідна - електрична напруга U, яке надходить на вторинний показувальний прилад. Людина, обслуговуючий електропіч, судить про температуру в ній по куту повороту стрілки П† вторинного приладу. В разі відхилення температури від заданого значення він виробляє переміщення S движка реостата у відповідну сторону, змінюючи опір r в електричній ланцюга нагріву печі.
Для автоматизації процесу регулювання температури необхідно проаналізувати функції людини в цьому процесі. Його функції зводяться до переміщення движка реостата в Залежно від спостережуваного їм відхилення температури.
Переміщення движка реостата може здійснювати привід (сервопривід), якщо на його вхід подавати напруга, відповідне відхиленню температури в електропечі. Для цього напруга на виході термопари U 1 порівнюється з зразковим напругою U 0 , яке відповідає необхідній температурі УЁ 0 , підсилюється до необхідної величини і подається на привід (рис. 8.2).
Різниця напруг U = U l - U 0 називають неузгодженістю. Воно пропорційно відхиленню температури від необхідного значення, тобто помилку регулювання. Отже, неузгодженість (помилка) - рушійний сигнал.
Автоматичні системи регулювання містять наступні функціональні типові елементи:
1. Чутливі, або вимірювальні, елементи . Вони сприймають зміну регульованого параметра і надають сигналом форму, зручну для порівняння з керуючим сигналом. В розглянутому прикладі (рис. 8.2) вимірювальний елемент - це термопара.
2. Елементи порівняння , призначені для визначення неузгодженості між дійсним і заданим значеннями регульованого параметра і видачі керуючого сигналу. Найчастіше їх виконують у поєднанні з задає пристроєм.
3. Підсилювальні елементи , що підсилюють сигнал, що йде від елемента порівняння до виконавчого елементу.
4. Виконавчі елементи . Вони безпосередньо впливають на регулюючий орган об'єкта регулювання.
5. Регулюючі елементи об'єкта регулювання (реостат, засувка і т.д.). У системі автоматичного регулювання, показаної на рис. 2, регулюючий елемент - реостат.
6. Коригувальні елементи , що додають системі регулювання необхідні динамічні властивості.
Залежність вихідний величини елемента або системи від вхідних в сталому режимі називають статичною характеристикою, а в перехідному режимі - динамічною характеристикою ланки або системи.
Лінійна статична характеристика зазвичай оцінюється кутом нахилу описує її кривої до осі абсцис. Аналітично статична характеристика може бути виражена через тангенс кута нахилу. Найчастіше статичні характеристики представляють у вигляді графіків, по осі абсцис яких відкладається значення вхідний, а по осі ординат - вихідний величини.
Динамічні характеристики аналітично виражаються диференціальними рівняннями, а графічно - кривими в системі координат, де по осі абсцис відкладається час, а по осі ординат - значення вихідної величини (при певному значенні вхідної величини).
2. Класифікація автоматичних систем регулювання
За характером алгоритму керування автоматичні системи регулювання АСР підрозділяють на стабілізуючі, програмні і стежать.
стабілізується АСР називають систему, алгоритм управління якої містить припис підтримувати регульовану величину на постійному значенні.
Програмної АСР називають систему, алгоритм управління якої містить припис змінювати регульовану величину відповідно до заздалегідь заданою функцією. Зміна регульованої величини забезпечується зміною задає впливу за строго певною програмою.
слідкуючого АСР називають систему, алгоритм управління якої містить припис змінювати регульовану величину залежно від невідомої заздалегідь змінної величини на вході автоматичної системи. В стежать системах регульоване вплив повторює в певному масштабі всі зміни керуючої величини, тобто сліпить за нею.
Залежно від виду закономірності змін сигналів в АСР їх підрозділяють на лінійні і нелінійні.
До лінійним АСР відносять системи, характерної особливістю яких є суперпозиція їх рухів, тобто лінійної комбінації довільних вхідних сигналів ставиться у відповідність та ж лінійна комбінація сигналів на виході. Процеси в лінійних системах математично описуються з достатньою точністю лінійними диференціальними рівняннями.
До нелінійним АСР відносять системи, в яких не дотримується принцип суперпозиції. Зв'язок між вхідний і вихідний величинами в нелінійних системах визначається нелінійними диференціальними рівняннями, які не можуть бути лінеаризовані.
Системи, що містять один замкнутий контур, називають одноконтурними, а кілька - багатоконтурною.
За кількістю регульованих величин АСР підрозділяють на одномірні - з одного регульованою величиною - і багатовимірні - з декількома регульованими величинами.
АСР класифікують також по їх здатності до самопріспосаб...
