Стабілізізація температури повітря в теплицях

[ виправити ] текст може містити помилки, будь ласка перевіряйте перш ніж використовувати.

скачати

МІНІСТЕРСТВО СІЛЬСЬКОГО ГОСПОДАРСТВА І ПРОДОВОЛЬСТВА УКРАЇНИ

Установа освіти

Білоруський державний АГРАРНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

Кафедра автоматизованих систем управління виробництвом

Курсова робота

з дисципліни «Теорія автоматичного керування»

Варіант 1

Виконав: студент гр.2еа Алейчік Д.В.

перевірив:

к.т.н., доцент Матвєєнко І.П.

Мінськ - 2009

Зміст

  1. Завдання

  2. Характеристика об'єкта управління, опис пристрою і роботи САР, складання її функціональної схеми. Принцип автоматичного управління і вид системи

  3. Складання структурної схеми системи

  4. Визначення закону регулювання системи

  5. Визначення передаточних функцій системи по керуючому і обурює впливів і для помилок з цих впливів

  6. Аналіз стійкості системи. Визначення запасів стійкості

  7. Аналіз залежності статичної помилки системи від зміни керуючого впливу на систему

  8. Спільний аналіз зміни керованої величини об'єкта управління і системи від обурює впливу в статиці. Визначення статичної помилки системи по возмущающему впливу

  9. Оцінка якості управління перехідним функцій

Загальні висновки по роботі

Література

1. Завдання

Параметри.

Варіант

Схема

00

16

0 .5

1

600

0.4

30

10

0.017

0.1

25

1

----

0.5

Схема.

Схема стабілізує температуру повітря в засклених блокових теплицях з водяною системою обігріву. Температура повітря регулюється за рахунок зміни температури теплоносія за допомогою змішувального клапана. Основне рівноваги вплив - зміна температури зовнішнього повітря. Датчик температури повітря в теплиці - термометр опору. На схемі: 2 - вимірювальний блок, що перетворює величину опору датчика температури в електричну напругу. Пристрій порівняння виконано на диференційному підсилювачі.

2. Характеристика об'єкта управління, опис пристрою і роботи САР, складання її функціональної схеми. Принцип автоматичного управління і вид системи

САР температури повітря в теплиці складається з об'єкта управління і регулятора. Об'єктом управління (ОУ) розглянутої САР є теплиця.

Регульованою величиною є температура повітря в теплиці.

Метою управління є підтримання температури повітря в теплиці на постійному заданому рівні.

Керуючим впливом на ОУ є температура, рівноваги вплив - зміна температури зовнішнього повітря.

Датчиком (Д) є термометр опору разом з вимірювальним блоком. Вхідний сигнал - температура повітря в теплиці , Вихідний - u на виході вимірювального блоку.

Зададчіком є змінний опір R. Ставить сигнал - падіння напруги на цьому опорі .

Порівнює пристрій виконаний на диференційному підсилювачі. Вихідним сигналом є величини напруг u і . Вихідним - різниця цих напруг: , Яке відповідає в певному масштабі помилку регулювання.

Диференціальний підсилювач (ДУ) виконує функції пристрою порівняння (вирахування) вхідних сигналів і посилення їх різниці. На вхідних підсилювач надходить напруга порівняння і (Пристрій місцевої зворотного зв'язку). Вихідний сигнал підсилювача - напруга , Що подається на електродвигун.

Виконавче пристрій являє собою виконавчий механізм, який складається з електродвигуна і редуктора. Вхідний сигнал для електродвигуна - напруга , Вихідний сигнал - кут повороту валу електродвигуна. Вхідний сигнал для редуктора - , Вихідний сигнал - кут повороту валу редуктора.

Пристрій місцевої зворотного зв'язку (УТОС) виконано у вигляді потенціометричного датчика переміщення, рухливий контакт якого механічно пов'язаний з вихідним валом редуктора. Вхідний сигнал УТОС - кут , Вихідний - напруга .

Система працює наступним чином.

При рівності температур , і на вхід диференціального підсилювача сигнал не надходить і напруга .

При відхиленні температури в теплиці від заданої, на вхід ДУ надходить різниця напруги . Посилене напруга подається на електродвигун, який через редуктор повертає клапан і тим самим змінює витрата води через вентиль Θ, м 2 / c.

Одночасно вихідний вал редуктора переміщує рухомий контакт потенціометричного датчика місцевої зворотного зв'язку, вихідна напруга якого знаходиться на диференційному підсилювачі, де віднімається з напруги u М розбалансу моста. Підсилювач посилює різниця напруги u М і u OC. За рахунок місцевої зворотного зв'язку забезпечується пропорційна залежність між напругою u М і кутом повороту вала редуктора φ Р. Тому зміна напруги u М на нагрівальному елементі (керуючий вплив на об'єкт) пропорційно величині відхилення температури Θ в теплиці від заданого значення Θ З. У результаті температура в теплиці повертається до заданого значення.

При безперервному зміні зовнішньої температури процес регулювання йде безперервно. Якщо зовнішня температура встановиться, то при правильно підібраних параметрах регулятора процес регулювання через деякий час закінчиться, і вся система прийде в нову усталене стан.

Висновок: 1. Система є стабілізуючою.

2. У системі реалізований принцип управління за відхиленням.

3. Складання структурної схеми системи

Для цього отримаємо передавальні функції всіх елементів системи.

1. Рівняння теплиці як елемента управління.

Зображення Лапласа цього рівняння.

Передавальна функція кліматичної камери по управляючому впливу Θ В:

Передавальна функція кліматичної камери по возмущающему впливу Θ Н:

2. Датчик температури Д з вимірювальним блоком.

3. Задатчик З

4. Порівнює пристрій виконаний на диференційному підсилювачі, тому воно буде враховано в рівнянні диференціального підсилювача.

5. Диференціальний підсилювач ДУ.

Перша ланка здійснює віднімання напруги u ОС з напруги u.

Δ u = u - u OC

Друга ланка посилює різниця Δ u.

6. Двигун Д:

7. Редуктор Р

8. Пристрій (потенціометр) зворотного зв'язку УТОС.

9. Регулюючий орган - змішувальний клапан (К)

Структурна схема системи

Задатчик (З) системи є безінерціальним. Його коефіцієнт передачі до З повинен бути рівний коефіцієнту передачі до Д датчика, оскільки задана Θ З і дійсна Θ температури повинні відніматися в одному масштабі. Тому для наочності дослідження ці коефіцієнти до Д = к З можна перенести за СУ і вважати, що із заданої температури Θ З безпосередньо віднімається виміряна зовнішня температура Θ Д і формується сигнал помилки тобто Отримуємо перетворену структурну схему.

4. Визначення закону регулювання системи

Знайдемо передатну функцію, що визначає взаємозв'язок керуючого впливу Θ В на об'єкт і помилки тобто

Попередньо замінимо ланки, охоплені лінійним зворотним зв'язком (У ОС) з коефіцієнтом передачі до П одним еквівалентним ланкою.

, Де

W П (p) - передатна функція прямої ланцюга;

W Р (p) - передатна функція розімкнутої ланцюга;

W ОС (p) - передатна функція зворотного зв'язку;

Підставимо в знайдене вираз чисельні значення коефіцієнтів і отримаємо.

При послідовному з'єднанні ланок їх передавальні функції перемножуються, тому

Остаточно на безінерційного регулятора отримуємо.

Залежність керуючого впливу Θ В від помилки е показує, що в даній системі застосовується π - закон регулювання.

5. Визначення передаточних функцій системи по керуючому і обурює впливів і для помилок з цих впливів

Передавальна функція САР по керуючому впливу.

, Де

W П (p) - передатна функція прямої кола системи;

W Р (p) - передатна функція розімкнутої системи;

W ОС (p) - передатна функція зворотного зв'язку системи;

Підставимо в отримане вираження чисельні значення параметрів і після проміжних перетворень отримаємо:

Передавальна функція САР по возмущающему впливу.

, Де

W F (p) - передатна функція ланцюга ланок від місця програми обурює впливу до регульованої величини.

Для розглянутого прикладу передатна функція САР температури в теплиці по возмущающему впливу.

Передавальна функція САР для помилки по керуючому впливу.

Підставляємо в отриманий вираз чисельні значення параметрів.

Передавальна функція САР для помилки по возмущающему впливу.

Для розглянутого прикладу передатна функція САР температури в кліматичній камері для помилки по возмущающему впливу Θ Н.

6. Аналіз стійкості системи. Визначення запасів стійкості

Аналіз стійкості за критерієм Гурвіца.

Визначимо стійкість САР температури повітря в теплиці. Для цього скористаємося будь-який з отриманих у п.4 передавальних функцій системи, з яких випливає, що характеристичне рівняння системи має вигляд:

Всі коефіцієнти характеристичного рівняння позитивні, що відповідає 1-му умові стійкості для рівняння четвертого ступеня.

Друга умова стійкості.

Отриманий результат показує, що система стійка.

Аналіз стійкості за критерієм Найквіста.

Визначимо стійкість САР температури в теплиці.

Передавальна функція розімкнутої системи.

Для визначення стійкості системи будуємо графік, для чого розраховуємо значення модуля А (ω) і аргументу φ (ω) для різних значень ω.

ω

0

0.001

0.0015

0.002

0.0025

0.003

0.004

0.005

0.007


A (ω)

5

4. 3

3.7

3.2

2.7

2.3

1.9

1.5

1


Φ (ω)

0

36

50

60

69

76

87

96

111


ω

0.009

0.01

0.015

0.02

0.03

0.04

0.045

0.05

0.07

А (ω)

0.78

0.68

0.4

0.23

0.1

0.05

0.039

0.03

0.012

Φ (ω)

123

127

149

166

190

206

212

217

237


Визначення запасів стійкості.

- Що відповідає необхідним умовам.

7. Аналіз залежності статичної помилки системи від зміни керуючого впливу на систему

в статиці (при р = 0) отримаємо:

де к - коефіцієнт передачі розімкнутої системи.

Таким чином:

Розглянута система має статичну помилку, пропорційну зміни керуючого впливу на систему.

8. Спільний аналіз зміни керованої величини об'єкта управління в статиці. Визначення статичної помилки системи по возмущающему впливу

Передавальна функція САР по возмущающему впливу.

У статиці при р = 0 одержуємо:

де

Θ = Θ Н - для об'єкта без регулятора.

Θ = 0.17 Θ Н - для об'єкта, забезпеченого регулятором.

9. Оцінка якості управління з перехідним функцій

Відхилення регульованої величини від свого сталого значення.

Для перехідної функції по керуючому впливу, який визначає дії, визначається перерегулювання:

де h max 1 - максимальне значення регульованої величини в перехідному процесі.

h УСТ - усталене значення регульованої величини.

Для нашого прикладу:

Нормальним вважається перерегулювання

Перерегулювання характеризує запас стійкості системи. У нашому випадку запас стійкості достатній. Для перехідних процесів по возмущающему впливу визначаємо максимальне відхилення регульованої величини від сталого значення, що припадає на одиницю обурює впливу.

Швидкодія системи оцінюється часом регулювання.

Приймемо Δ = 0.05 h УСТ.

Для перехідної функції по керуючому впливу:

Для перехідної функції по возмущающему впливу:

Коливальність перехідного процесу.

Для розглянутого прикладу N = 1

Зазвичай прийнятним числом коливань вважається . Коливальність також оцінюється відношенням сусідніх відхилень регульованої величини від сталого значення.

С = (h max 2 - h УСТ) / (h max 1 - h УСТ)

Для перехідного процесу по керуючому впливу:

Для перехідного процесу по возмущающему впливу:

Статична помилка системи.

е = h зад - h УСТ = 1 - 0.83 = 0.17

Статична помилка по возмущающему впливу.

е = зад - Θ УСТ) = 0.16

Загальні висновки по роботі

Об'єктом управління є теплиця. Керуючим впливом на об'єкт є температура теплоносія. Возмущающим впливом є температура зовнішнього повітря.

Закон регулювання системи - пропорційний.

Система стійка. Запас стійкості по амплітуді

Запас стійкості по фазі приблизно 64 0, що задовольняє рекомендованим запасами стійкості.

Система є статичною, тому що статична помилка е = 0.17 Θ З.

Прямі показники якості: перерегулювання σ = 13%, число перегулірованій і коливань N = 1, що задовольняє висунутим вимогам і свідчить про достатній запас стійкості.

Час регулювання близько 446 с.

Якість системи слід вважати задовільним.

Література

1. Методичне вказівку «Основи автоматики».

2. Юревич Є.М. «Теорія автоматичного керування». - М.: Енергія, 1975 р.

3. Бохан Н.І., Бородін І.Ф., Дробишев Ю.В. «Засоби автоматики і телемеханіки». - М.: Агропромиздат. 1995

Додати в блог або на сайт

Цей текст може містити помилки.

Виробництво і технології | Контрольна робота
64кб. | скачати


Схожі роботи:
Аналіз системи автоматичного регулювання температури припливного повітря в Картоплесховище
Високоефективна рідинна хроматографія забруднювачів атмосферного повітря і повітря робочої зони
Сортові особливості огірка у весняних теплицях Південного Уралу
Сортові особливості огірка у весняних теплицях Південного Уралу Морфологічні та
Низькі температури
Мікроконтроллерний регулятор температури
Вплив температури на життєві процеси
Дія низької температури на рослини
Загальні відомості про вимірювання температури
© Усі права захищені
написати до нас