Міністерство Освіти РФ
Санкт-Петербурзький Державний Технологічний Університет Рослинних Полімерів
Розрахунково-графічна робота
Теорії автоматичного керування
Санкт-Петербург
2009р.
Зміст
автоматизація управління система
1. Призначення
2. Технічні засоби автоматизації
3. Ідентифікація каналу керування
4. Ідентифікація збурюючих впливів
5. Визначення передавальних функцій АСР
6. Розрахунок системи управління з допомогою логарифмічних амплітудних характеристик
7. Аналіз роботи системи з ПІ регулятором
8. Висновок
1. Призначення
Вологість паперового полотна є найважливішим показників якості паперу впливає на багато її властивостей. Вона виражається процентним вмістом кількості вологи до повного вазі використовуваного зразка. Номінальні значення вологості залежать від виду випускається паперу і лежать в межах 2,5-18%. Великі величини характерні для целюлозного полотна, ГОСТ накладає обмеження на межі коливань вологості: як правило, відхилення від номіналу повинні лежати в діапазоні 1-2% вологості. Система управління вологістю паперу повинна розглядатися як підсистема АСУТП відповідно, вимоги до неї слід встановлювати, виходячи із загальної задачі управління якісними показниками паперу. В даний час немає загальноприйнятої постановки цієї задачі. По-видимому, для різних видів паперу вона повинна видозмінюватися.
Середня вологість газетного паперу по ширині полотна (-) та імовірнісні кор
дону (---) її зміни
Діючі на папероробних машинах автоматичні системи регулювання будуються як системи стабілізації вологості на заданому оператором рівні. Управління вологістю готового паперу здійснюється, якправило, зміною режиму сушіння. На бумагоделательнихмашінах, де потужності сушильній частині не вистачає, при виходедавленія пара на граничні значення вологість регуліруетсяізмененіем швидкості машини. Автоматична система регулювання вологості будується як багатоконтурна: внутрішній контур забезпечує стабілізацію тиску і перепаду тиску пари в сушильних групах, зовнішній контур регулює вологість готової продукції шляхом зміни завдання регулятору тиску пари в основний сушильної групі. Внаслідок великого різноманітності систем паропостачання неможливо привести типову структуру АСР режиму сушіння, так як вона повністю визначається розподілом пара по групам сушильних циліндрів, Найбільшого поширення, отримала система теплопостачання з каскадним розподілом тиску і перепуском пара по окремим групам циліндрів. Відокремлюваний в водороздільники з пароконденсатного суміші пролітний пар, а також пар часткового скипання конденсату використовується в групах-циліндрів, в яких підтримується більш низький тиск. У таких системах передбачаються регулятори тиску пари в основному сушильній і сукносушільних групах і перепади тиску між групами і на останній групі. Крім того регулюєте рівень конденсату в водороздільники.
Функціональна схема автоматизації режиму сушіння газетного паперу
2. Технічні засоби автоматизації
Сучасні системи управління вологістю паперу строятсяс застосуванням у зовнішньому контурі стабілізації вологості - керуючий обчислювальний комплекс, а в контурах стабілізації тиску - локальних регуляторів.
Як показала практика, АСР побудовані тільки з використанням засобів локальної автоматики, виявилися непрацездатними. Це пояснюється, по-перше, наявністю профілю вологості по ширині полотна, в результаті необхідно вимірювати і регулювати середню вологість по ширині. По-друге, характеристики об'єкта управління нелінійні і змінюються в часі, внаслідок чого, доводиться використовувати спеціальні закони управління. Крім того, вимірювачі вологості через свою складність також реалізуються ззастосуванням обчислювальної техніки. На потоках подачі пари всушільние групи встановлюються пневматичні виконавчі пристрої. Тому для стабілізації режиму сушіння широко використовуються пневматичні регулятори тиску та перепаду тиску пари в групах, що реалізують ПІ - закон управління.
Майже всі УВК побудовані на принципі порівняння величин пропускання паперовим полотном інфрачервоного випромінювання різної довжини хвиль.
Періодично вони опитуються ЕОМ, зазвичай з дискретністю 1 с. Показання датчика перераховуються в значення поточної вологості Вимірювач вологості, а також інші датчики якісних показників паперу, встановлені на скануючому пристрої, за певною формулою. Ця-інформація збирається в спеціальні масиви, які використовуються для статистичної обробки. Дані за кілька сканування (зазвичай 6 сканів) усереднюються і формується рапорт про зміни технологічного параметра по ширині полотна в тамбурі.
На діючому обладнанні використовуються вимірювачі фірм Метерекс, Моллер, Барберрі. Вимірюють і еталонні інфрачервоні хвилі, довжиною 1.9м і 1.7м відповідно проходять через паперовий лист. Роздільник променя виділяє їх, а детектори перетворять інфрачервону енергію світлових хвиль в напруги. Останні перетворюються в цифрові імпульси для передачі в ЕОМ.
3. Ідентифікація каналу керування
Аналітичні моделі об'єкта управління, вологістю розроблені рядом авторів. Для синтезу систем управління такі моделі внаслідок своєї складності не придатні. Тому для цієї мети використовують моделі, отримані експериментальним методом на діючому устаткуванні. Канал управління вологістю володіє рядом характерних особливостей:
1. Є істотне чисте запізнювання, обумовлене інерційністю процесу теплопередачі через стінку сушильного циліндра і шар конденсату.
2. Статичні характеристики нелінійні: коефіцієнти впливу на вологому папері більше, ніж на сухий.
3. Динамічні характеристики також нелінійні: в бік збільшення тиску пари перехідний процес йде швидше, ніж у бік зменшення.
4. Параметри об'єкта змінюються в часі, особливо сильно відчувається вплив остановов і неодружених ходів машини.
Зазначені особливості вимагають розробки спеціальних алгоритмів, і зокрема створення адаптивних систем регулювання.
4. Ідентифікація збурюючих впливів
Деякі автори налічують понад сто впливів, що впливають на вологість готової паперу. Це створює певні труднощі у виявленні основних збурень. Спостереження над змінами вологості в період нормальної експлуатації показують, що вони носять випадковий характер і можуть бути розділені на 2 види, високочастотні і низькочастотні зміни. При синтезі АСР слід в першу чергу розглядати високочастотні складові збурень, так як саме вони створюють труднощі в управлінні вологістю паперового полотна. Крім того, низькочастотні зміни вологості не наблюдаеми, тому що вони частково знімаються оперативним персоналом, який практично не можна усунути на період проведення експерименту. Виділення високочастотних змін з отриманих реалізацій вологості можна здійснити шляхом використання, наприклад, фільтра подвійного ковзного усереднення. Він має характеристику типу прямокутного вікна і дозволяє добре усунути низькочастотні складові. Численні дослідження показують, що високочастотні коливання вологості сильно коррелірованни зі змінами поверхневої щільності абсолютно-сухого паперу.
5. Визначення передавальних функцій АСР
Структурна схема АСР
Передатна функція об'єкта регулювання Wор (p)
Wо.р. (p) =
Датчик, виконавчий механізм і регулюючий орган по відношенню до об'єкта регулювання безінерційні та описуються передавальної функцією безінерційні ланки.
Передатна функція регулюючого органу
W р.о. (p) = K р.о.
K р.о. =
