Пояснювальна записка до дипломного проекту освітньо-кваліфікаційного рівня " бакалавр " (назва окр) сторінка 8

3.7 Вибір типу регулятора та розрахунок його налаштування
Згідно з аналізом об’єкта регулювання визначаємо доступні параметри перехідного процесу:

максимальне допустиме відхилення

x₁^д= 130^оС

статична помилка регулювання

x_ст^д= 10^оС

допустимий час регулювання

t_р^д= 450сек

максимальне стрибкоподібне обурення

Δх_вх.об.=20% ходу регулюючого органу.

Задаємося перехідним процесом з 20% перерегулюванням (М=1,3).

Для вибору регулятора необхідно знати параметри об’єкта

, Тоб , τоб, тобто уявити реальний об’єкт у вигляді статичного об’єкта з запізнюванням у відповідності з рівнянням:

По кривій розбігу визначаємо час, відповідний

^оС

На рисунку 3.2 зображена крива розгону об’єкта.

Рисунок 3.2 Крива розгону об’єкта

рівний t₁=42с, і час відповідний

м³/год

рівний t₂=13,45с

Розрахунок Т_об , τ_обвиконуємо за формулами

с
τ_об/ Т_об=0,1; вибираємо регулятор безперервної дії.

Для вибору регулювання розраховуємо R_д за формулою

За графіком визначаємо що R_д=0,5 можуть забезпечити П, ПІ і ПІД – регулятори.

Найпростішим є П,– регулятор для τ_об/ Т_об=0,1 знаходимо

х_ст=0,06·

·Δх_вх.об=0,06·13·20=117 м³/год

Тому що допустиме значення х_ст=10м³/год, то П-регулятор не може бути застосованим.

Вибираємо ПІ–регулятора та визначаємо для нього час регулювання:

t_р=428 с,що менше допустимого часу регулювання .Остаточно вибираємо ПІ -регулятор.

Для отримання точної передаточної функції об’єкта по кривій розгону використовуємо метод площини.

Так як об’єкт має чисте запізнювання τ=50с, то розбивку вісі часу починаємо з моменту часу рівного 50 с.

Приймаємо Δt=2,4с,при цьому на кожній ділянці Δt крива близька до прямої. Заносимо значення Δх_вих.об. в кінці кожного відрізка Δt в другу графу таблиці.

Знаходимо безрозмірне значення вихідної величини σ(іΔt), розділивши Δх_вих.обнаприкінці кожного інтервалу Δt на Δх_вих.об(∞)=13 м³/год, і заносимо результат у третю графу таблиці 2.1.

Обчислюємо 1 - σ(іΔt),вписуємо в четверту графу.

Підраховуємо суму чисел четвертої графи:

Визначаємо площу F₁за формулою

с

Знаходимо час у новому масштабі і записуємо у п’яту графу таблиці 3.4

Підраховуємо цифри шостої графи 1-θ

Визначаємо (1-σ)( 1-θ)

Знаходимо суму чисел сьомої графи:

За формулою визначаємо площу F₂

с²

Таблиця 3.4 Розрахунок кривої розбігу за методом М.П.Симою

Час,с	Δх_вих.об град	σ(іΔt)	(1-σ)		( 1-θ)	(1-σ)( 1-θ)		(1-σ) ( )
1	2	3	4	5	6	7	8	9
0	0	0	1	0	1	1	1	1
50	1,6	0,12	0,87	0,64	0,356	0,31	0,49	0,382
100	3,6	0,27	0,72	1,28	-0,28	-0,20	2,40	1,681
150	6	0,46	0,53	1,93	-0,93	-0,50	4,73	4,191
200	8,3	0,63	0,36	2,57	-1,57	-0,57	7,47	7,112
250	9,9	0,76	0,23	3,22	-2,22	-0,53	10,62	10,39
300	10,9	0,83	0,16	3,86	-2,86	-0,46	14,19	14,028
350	11,5	0,88	0,11	4,5	-3,51	-0,40	18,19	18,074
400	11,9	0,91	0,08	5,15	-4,15	-0,35	22,58	22,495
450	13	1	0	5,79	-4,79	0	27,40	0

Розраховуємо і заносимо в таблицю величину

Підраховуємо суму чисел останньої графи:

’

Визначаємо площу F₃ за формулою:

с³

Визначаємо вид безрозмірної передаточної функції об’єкта (без урахування запізнення ).У випадку від’ємної F₃ величини

де:

a₁=F₁+b₁;

a₂=F₂+b₂;

0=F₃+b₁^.F₂

b₁= c

a₁=82,5+80,42 =182,6с

a₂ = 2088+80,42^.82,5 =12035 с

Розмірна передаточна функція об’єкта з урахуванням часу запізнювання τ=1с буде мати вигляд

Для розрахунку настройок регулятора графічним способом необхідно знайти АФХ об’єкту яку отримаємо підстановкою p = jω в передаточну функцію W_об(р)

Надаючи частоті ω значення від 0 до 0,096 рад/с (для розрахунку настройок достатньо отримати АФХ в межах двох-трьох четвертей ,але для побудови перехідного процесу знадобиться АФХ в межах 5-6 четверті ), знаходимо відповідні значення:

і результати розрахунків вводимо в таблицю 3.5.

Таблиця 3.5 - Розрахунок АФХ об’єкту

ω Рад/с	А_об(ω) ^оС%/ходу	град	8ω град	φ_об град
1	2	4	5	6
0	13	0	0	0
0,006	5,14	0,584	22,34	44.68
0,012	2,64	0,428	44,68	67,02
0,018	1,58	-0,550	67,02	89,37
0,024	1,05	-1,197	89,37	111,71
0,03	0,75	-1,386	111,71	134,05
0,036	0,56	-1,460	134,05	156,40
0,042	0,43	-1,497	156,40	178,74
0,048	0,34	-1,518	178,74	201,08
0,054	0,28	-1,531	201,08	223,42
0,06	0,23	-1,546	223,42	244,37
0,072	0,19	-1,550	244	266,54

Розрахунок оптимальних настройок на задане значення М=1,3 при отриманні мінімального значення квадратичного інтегрального критерію якості проводять таким чином.

Графічні розрахунки починають з побудови на комплексній площині АФХ об’єкта. Потім будуть АФХ розімкнутої системи при

і різних значень часу ізодрому: Т_і1=30с ,Т_і2=60с, Т_і3=90с,Т_і4=120с Для цього до кожного вектора АФХ об’єкта додають вектор з модулем

повернутий на кут 90^о за годинниковою стрілкою.

Таблиця3.6 - Значення ΔА для побудови АФХ розімкнутої системи

Частота ω рад/с	ΔА(ω) при значені часу ізодрому
Частота ω рад/с	Т_і1=30с	Т_і2=60с	Т_і3=90с	Т_і4=120с
0,024	1,466	0,733	0,488	0,366
0,3	0,834	0,417	0,278	0,208
0,036	0,519	0,259	0,173	0,129
0,042	0,345	0,172	0,115	0,086

З початку координат проводять промінь під кутом.

до від’ємної матеріальної піввісі, що дотикаються одночасно променя і АФХ розімкнутої системи при різних значеннях часу ізодрому.Виміряють у відповідному масштабі радіуси отриманих кіл і за формулою розраховуємо

Рисунок 3.3 Побудова АФХ розімкненої системи

Таблиця 3.6 Розрахунок радіусів оптимальних кіл

Т_і	r, м³/год/%ходу	,%ходу/м³/год
30	17,7	0,046
60	15	0,066
90	14,4	0,069
120	11	1

На площині настройок регулятора будують залежність

від Т_іі знаходять точку з найбільшим відношенням

від Ті (точка дотику прямої ,яка виходить із початку координат).

Рисунок 3.4 Визначення оптимальних настройок регулятора
3.8 Розрахунок схеми електропривода по системі ПЧ-АД

3.8.1 Параметри двигуна

(3.27)

(3.28)

(3.29)

де

(3.30)

(3.31)

(3.32)

	(3.33)
	(3.34)

Еквівалентні опори двигуна:

	(3.35)
	(3.36)

( 3.37)

(3.38)

3.8.2 Розрахунок регулятора швидкості

Момент інерції:

(3.39)

Максимальний момент двигуна:

(3.40)

(3.41)

Струм відсічки від’ємного зворотнього зв’язку по струму:

(3.42)

Коефіцієнт зворотнього зв’язку по струму:

(3.43)

Постійна часу двигуна:

(3.44)

Постійна часу напівпровідникового перетворювача:

Коефіцієнт передачі напівпровідникового перетворювача:

(3.45)


			(3.46)

(3.47)

(3.48)

3.8.3 Параметри регулювання

З використанням П-регулятора

(3.49)

(3.50)

З використанням ПІ-регулятора

(3.51)

(3.52)

(3.53)

3.9 Моделювання в MATLAB

3.9.1 Модель електропривода за системою ПЧ-АД

Параметри для моделювання системи:

SIMULINK-модель електропривода за системою ПЧ-АД з використанням П-регулятора:

SIMULINK-модель електропривода за системою ПЧ-АД з використанням ПІ-регулятора:

SIMULINK-модель електропривода за системою ПЧ-АД з використанням ПІ-регулятора без використання фільтра:

3.9.2 Графічні результати моделювання електропривода за системою ПЧ-АД

Графічні результати моделювання з використанням П-регулятора:

Графічні результати моделювання з використанням ПІ-регулятора:

4 ОХОРОНА ПРАЦІ

4.1 Охорона праці при обслуговуванні технологічного процесу прокату металу

Персонал, який обслуговує технологічні лінії, засоби контролю і автоматики, повинен знати і дотримуватися правил техніки безпеки, що діють на обслуговуваній технологічній ділянці. Крім того, експлуатаційникам висувають додаткові вимоги до техніки і методам безпечного ведення робіт.Забороняється ремонтувати імпульсні лінії, запірну арматуру та регулюючі органи, що перебувають під тиском. Перед роботою на паропроводах і лініях з високотемпературними чи агресивними рідинами із запірними вентилями вивішують плакат: «Не вмикати, ремонт!». Перевіряють правильність відключення потрібної ділянки; після охолодження імпульсної лінії через продувний вентиль лінію сполучають з атмосферою.При ремонті електричних приладів необхідно вимикати живлення та на пускачі вивішувати напис, що забороняє вмикання електроенергії. Ремонтувати прилади, що знаходяться під напругою, а також перевіряти наявність напруги дотиком руки або замиканням дротів категорично забороняється. Якщо апаратуру знеструмити не можна, працюють інструментом з ізольованими ручками, в гумових рукавичках і стоячи на гумовому килимку.При пересуванні по території підприємства працівник повинен користуватися пішохідними доріжками і тротуарами, перехідними містками і тунелями, дотримуючись правої сторони, а де їх немає - по узбіччю автодороги по лівій стороні, назустріч транспорту, щорухається, відповідно до затверджених безпечних маршрутах прямування для цього підрозділу, з якими під розпис повинен бути ознайомлений кожен працівник підприємства.У разі несправності обладнання, огороджувальної