Logo GenDocs.ru

Поиск по сайту:  

Загрузка...

Автоматика и автоматизация производственных процессов - файл 1.doc


Автоматика и автоматизация производственных процессов
скачать (400.5 kb.)

Доступные файлы (1):

1.doc401kb.26.11.2011 10:37скачать

содержание
Загрузка...

1.doc

Реклама MarketGid:
Загрузка...
ВОПРОС 9

Системы автоматического регулирования (САР). Основные понятия и определения. Классификация и структура САР.

Технологические процессы текстильного производства постоянно находятся под воздействием внутренних или внешних возмущений, нарушающих равновесный режим. Соответственно этому к технологическому процессу извне или изнутри прикладываются управляющие воздействия так, чтобы скомпенсировать указанные возмущения.

Технологический параметр, который необходимо поддерживать в заданных пределах в соответствии с технологическими требованиями, называется регулируемым параметром, или регулируемой величиной. Значение регулируемой величины, которое необходимо поддерживать в данный момент, называется заданным значением, а измеренное в данный момент—текущим.

Технологический процесс или технологическое оборудование, в котором происходит изменение регулируемой величины в результате управляющих воздействий, называется объектом регулирования (ОР).

Управляющее воздействие на ОР осуществляется путем регулирования подачи энергии или материалов либо одновременно того и другого.

Основная цель управления формулируется следующим образом: регулируемая величина не должна зависеть от возмущения и должна в точности воспроизводить задающее воздействие.

Совокупность ОР и регулятора составляет систему автоматического регулирования—САР. На САР действуют: задающее воздействие x(t), возмущение по нагрузке f(t) и помехи n(t). Возмущение по нагрузке обусловлено изменением режима работы ОР. Помехи представляют собой возмущения, не связанные с нормальной работой системы и возникающие как в объекте, так и в регуляторе. Разность задающего воздействия и регулируемой величины z(t)=x(t)—y(t) называется сигналом рассогласования, или ошибкой. В соответствии с z(t) регулятор вырабатывает сигнал—управляющее воздействие u(t).



Схема САР.

Таким образом, САР— это замкнутая динамическая система, в которой сравниваются текущее и заданное значение регулируемой величины и в зависимости от величины и знака сигнала рассогласования формируется управляющее воздействие, сводящее рассогласование к минимуму.

Существует два основных принципа регулирования— регулирование по возмущению (по внешнему воздействию) и регулирование по отклонению (по ошибке).

Принцип регулирования по возмущению состоит в том, что если возмущающее воздействие на объект приводит к возрастанию регулируемой величины, то регулятор создаёт регулирующее воздействие, уменьшающее её, и наоборот. Для реализации этого принципа регулирования САР должна содержать, кроме объекта регулирования (ОР), блок измерения (БИ), блок усиления и преобразования (БУП) и устройство для создания регулирующего воздействия y(t) на объект регулирования— исполнительный элемент (ИЭ).



Функциональная схема САР по возмущению.

В САР, работающих по возмущению, истинное значение регулируемой величины x2­­­­­­(t) не измеряется и не контролируется. Такие системы работают по разомкнутому циклу — регулирующее воздействие y(t) не зависит от величины x2(t).

Системы регулирования, работающие по отклонению (ошибке) образуют замкнутый контур и принципиально отличаются от рассмотренных выше тем, что в них регулируемая величина x2(t) измеряется, сравнивается с заданным в данный момент значением x1(t) и в зависимости от величины и знака разницы ∆(t)=x2(t)—x1(t) (ошибки, рассогласования) осуществляется регулирующее воздействие y(t) на объект регулирования, сводящее эту разницу к нулю. В САР работающих по отклонению, кроме уже известных элементов, имеется блок задания (БЗ), вырабатывающий задающее воздействие x1(t) и называемый часто задатчиком; элемент сравнения (ЭС), на выходы которых поступают x1(t) и x2(t), а на выходе образуется сигнал ошибки (сигнал рассогласования).



Схема САР па отклонению.
Преимущество САР работающих по ошибке заключается в том, что эти САР выполняют задачу регулирования при любом числе различных возмущающих воздействий. В таких системах измеряется не возмущение, а отклонение регулируемой величины от заданного закона изменения — ошибка ∆(t). Недостаток САР работающих по ошибке в том, что для того, чтобы ликвидировать ошибку регулирования ∆(t), необходимо сначала допустить её возникновение, тогда как в САР , работающих по возмущению, ликвидируется сама причина возникновения ошибки.

Если объединить в одной САР оба основных принципа регулирования, получим комбинированную САР, которая лишена недостатков систем, построенных на том или другом принципе, взятом в отдельности.

В зависимости от наличия или отсутствия вспомогательных источников энергии замкнутые САР подразделяются на системы прямого регулирования (прямого действия) и системы непрямого регулирования (непрямого действия).

В системах прямого регулирования орган исполнительного элемента перемещается непосредственно чувствительным элементом системы. Достоинством САР прямого действия является их простота. Однако они имеют небольшую точность работы и могут применяться лишь в тех случаях, когда не требуется больших усилий для перемещения регулирующего органа.

В системах непрямого регулирования используются специальные устройства, позволяющие усиливать мощность сигнала ошибки. Такими устройствами являются либо различные усилители, либо исполнительные элементы, которые часто являются и усилителями. Усиление мощности сигнала в системах непрямого действия обеспечивается введением в их составы дополнительных источников энергии. САР непрямого действия используют высокочастотные чувствительные элементы малой мощности для регулирования объектов большой мощности. Поэтому несмотря на усложнение большинство современных систем регулирования представляет собой системы непрямого действия.

В зависимости от задаваемого закона изменения регулируемой величины x1(t) САР подразделяются на стабилизирующие, программные и следящие.

В стабилизирующих САР задаваемое значение регулируемой величины не изменяется во времени, т. е. x1(t)=x0=const. Такие системы имеют наибольшее распространение. В системах программного регулирования задаваемое значение регулируемой величины x1(t) изменяется по заранее известному закону. Они широко используются в станках с программным управлением, предназначенных для обработки деталей сложного профиля.

В следящих САР регулируемая величина x2(t) должна изменяться во времени по закону, заранее неизвестному. Таким образом, в следящих САР регулируемая величина «следит» за произвольным изменением некоторой другой величины, воспроизводя ее с заданной точностью и в нужном масштабе.

По характеру прохождения сигнала через элементы автоматических систем эти последние делятся на непрерывные и дискретные (прерывистые).

Непрерывные САР состоят из непрерывных элементов, т. к. таких элементов, в которых при непрерывном изменении входной величины x1(t) непрерывно изменяется выходная величина x2(t). В этих системах непрерывному изменению регулируемой величины соответствует непрерывное прохождение сигнала через все элементы.

Дискретные САР содержат хотя бы один дискретный элемент, выходная величина которого x2 изменяется дискретно при непрерывном изменении входной величины. В зависимости от характера квантования (дробления) входной величины дискретные элементы могут быть релейными, импульсными и релейно-импульсными. Наиболее широко в промышленности распространены релейные благодаря своей простоте, но они имеют существенный недостаток: регулируемая величина совершает незатухающие колебания около заданного значения даже при отсутствии внешних возмущающих воздействий (режим автоколебаний).

По характеру внутренних динамических процессов САР делятся на два класса—линейные и нелинейные. Линейной САР называется такая система, динамика всех элементов которой описывается линейными уравнениями. Нелинейной САР называется система, в которой хотя бы в одном звене нарушается линейность или динамика хотя бы одного звена описывается нелинейным уравнением. К нелинейным системам относятся, в частности, все релейные САР.

Кроме перечисленных, имеются и другие признаки, по которым классифицируют САР. Так, в зависимости от вида регулируемой величины различают САР температуры, давления, влажности, концентрации и т. д.; в зависимости от рода используемой энергии САР могут быть электрическими, гидравлическими, пневматическими, электромеханическими и др.

Всё более широкое распространение получают цифровые САР. Эти системы содержат цифровые вычислительные устройства или цифровые вычислительные машины специального назначения, обладающие широкими вычислительными и логическими возможностями.

ВОПРОС 19

Понятие устойчивости САР. Теорема Ляпунова.
Устойчивость характеризует работоспособность автоматических систем. Под устойчивостью понимается свойство системы возвращаться к состоянию прежнего равновесия после выхода из него под действием возмущения, нарушившего указанное равновесие. В устойчивой системе после снятия возмущения регулируемая величина примет значение, которое она имела до появления возмущения, при этом возникший переходный процесс может быть как апериодическим монотонно убывающим, так и колебательным затухающим.

Неустойчивая система не возвращается к состоянию равновесия, из которого она по тем или иным причинам вышла, а непрерывно удаляется от него. Регулируемая величина в этом случае может апериодически монотонно возрастать с течением времени или совершать колебания с неограниченно возрастающей амплитудой.

Если в САР после снятия возмущения возникают незатухающие колебания, то она находится на границе устойчивости. Когда амплитуда незатухающих колебаний недопустимо велика, систему также относят к неустойчивым.

Замкнутая система в силу свойств, обусловленных наличием обратной связи, склонна к неустойчивой работе

Работа САР в переходном режиме описывается системой дифференциальных уравнений, на основании которых может быть написано одно-единственное дифференциальное уравнение. Его порядок определяется количеством и свойствами динамических звеньев.

Понятие “устойчивость” в смысле его математической трактовки впервые в науку ввел русский учёный А.М.Ляпунов. Он дал строгую и законченную постановку задачи об устойчивости движения и методы её решения. При исследовании устойчивости САР в общем случае приходится иметь дело с нелинейными задачами. Нелинейное дифференциальное уравнение, характеризующее возмущённое состояние системы, может быть разложено в ряд Тейлора и представлено в виде уравнения первого, второго или n-го приближения, содержащего величины первого, второго или n-го порядка малости. А.М.Ляпунов показал, что все случаи исследования устойчивости следует разделять на две категории: некритических (наиболее часто встречающихся) и критических случаев.

Для категории некритических случаев справедливы две следующие теоремы.

Теорема первая. Если вещественные части всех корней характеристического уравнения первого приближения отрицательны, то система будет устойчивой независимо от членов разложения выше первого порядка малости.

Теорема вторая. Если среди корней характеристического уравнения первого приближения найдётся по меньшей мере один с положительной вещественной частью, то система будет неустойчивой независимо от членов разложения выше первого порядка малости.

Все критические случаи имеют место лишь тогда, когда среди корней характеристического уравнения первого приближения имеется некоторая группа корней, вещественная часть которых равна нулю, а остальная группа корней имеет отрицательную часть. В этом случае вопрос об устойчивости не может быть решён на основании исследования первого приближения.

Поскольку уравнение первого приближения можно рассматривать как линеаризованное дифференциальное уравнение, то условия устойчивости А.М.Ляпунова справедливы и для линейных систем.

Для линейных систем, описываемых дифференциальными уравнениями n-го порядка с постоянными коэффициентами



решение будет иметь вид:



где р1, р2, … рn — корни характеристического уравнения

(1)

Если система устойчива, то y(t)→ при t→∞. Это возможно при условии, что все корни характеристического уравнения имеют отрицательные вещественные части, т. е. располагаются слева от мнимой оси на комплексной плоскости корней.

При анализе устойчивости САР определение корней характеристического уравнения представляет достаточно сложную задачу. Для математического определения условий устойчивости предложен ряд критериев.

Необходимое, но недостаточное условие устойчивости линейных САР — положительность коэффициентов характеристического уравнения (1). Известно, что это уравнение можно представить в виде:



Подставив сюда корни р1, р2, …, рn с отрицательными вещественными частями, невозможно получить отрицательные числа и нули, т. е. все коэффициенты уравнения всегда будут положительными. Необходимое условие является достаточным условием устойчивости САР 1-го и 2-го порядка.

Корни характеристического уравнения можно представить в виде векторов, расположенных в комплексной плоскости. Очевидно, что система будет устойчивой, если все корни располагаются слева от мнимой оси. В случае, если один вещественный корень или пара комплексно-сопряжённых корней располагаются на мнимой оси, система оказывается на границе устойчивости. Системы, у которых имеется одна пара мнимых корней, могут совершать незатухающие колебания (автоколебания). Эти системы часто относят к неустойчивым, так как они практически неработоспособны. Линейные системы, характеристические уравнения которых имеют один нулевой корень при всех остальных корнях, расположенных леве мнимой оси, называют нейтрально-устойчивыми.
ВОПРОС 29

Задатчики и элементы сравнения.
Задающие элементы (задатчики)—элементы автоматики, с помощью которых оператор устанавливает заданное значение контролируемого, управляемого или регулируемого параметра в соответствующей автоматизированной или автоматической системе.

Задающее устройство оказывает воздействие на вход системы. При этом величина задающего воздействия в соответствии с заданием может быть постоянной, если необходимо поддерживать постоянное заданное значение регулируемой величины, или может изменяться по определённому закону, если в технологическом процессе по этому закону должна изменяться регулируемая величина.

Элементы сравнения—элементы, сравнивающие значения двух (или нескольких) сигналов. Выходной сигнал этих элементов равен разности поступающих на их вход сигналов.

В САР регулируемая величина сравнивается с задающей величиной в суммирующем устройстве. Зачернённый сектор в графическом изображении суммирующего устройства означает, что входящие в этот сектор воздействие подаётся с обратным знаком. Благодаря этому при значении регулируемой величины, равном заданному, на вход усилителя системы сигнала не поступает и система находится в равновесии. В случае неравенства значения сигнала заданному рассогласование (ошибка) подаётся на вход усилителя системы, которая реагирует на это таким образом, чтобы рассогласование уменьшилось.

ВОПРОС 39

Измерение давления и разряжения. Жидкостные манометры. Пружинные и электрические манометры. Принцип действия, области применения.
Давлением жидкости, пара или газа называется сила, равномерно действующая на единицу площади. При измерении давления различают абсолютное давление ра , барометрическое давление рб , избыточное р, разрежение рр.

Абсолютным давлением называется полное давление, создаваемое средой. Барометрическое давление—это давление, производимое весом воздушного столба атмосферы. Величина превышения абсолютного давления над барометрическим называется избыточным давлением. Разрежение есть разность между барометрическим и абсолютным давлением. Глубокое разрежение называют вакуумом. Вакуум выражается в виде относительной величины в процентах барометрического давления.

В зависимости от вида измеряемого давления или разряжения приборы разделяют на соответствующие группы:

1) баровакуумметры, предназначенные для измерения абсолютного давления;

2) барометры—для измерения атмосферного давления;

3) манометры—для измерения избыточного давления;

4) тяго- и напорометры— для измерения небольшого разряжения и небольшого избыточного давления;

5) вакуумметры—для измерения значительного разряжения;

6) моновакуумметры—для измерения избыточного давления и разряжения;

7) дифференциальные манометры—для измерения разности давлений.

Применяемые способы измерения давления и разрежения основываются в основном на уравновешивании усилий, создаваемых измеряемым давлением, столбом жидкости или деформацией упругих элементов (различного рода пружин, мембран, сильфонов). По способу уравновешивания усилия, создаваемого измеряемым давлением, можно выделить следующие виды приборов: 1) жидкостные стеклянные; 2) поршневые, колокольные, кольцевые; 3) пружинные; 4) электрические.

В промышленности, лабораториях и при проверке широко применяются стеклянные жидкостные приборы. Они отличаются простотой устройства и эксплуатации. Принцип действия жидкостных стеклянных приборов основан на уравновешивании измеряемого давления или разряжения гидростатическим давлением столба жидкости, заполняющей прибор. Их изготавливают двух типов: двухтрубные, или U-образные, и однотрубные, или чашечные. В качестве рабочей жидкости в жидкостных манометрах применяют ртуть, спирт, воду, керосин, четырёххлористый углерод, глицерин и др.

Пружинные приборы просты по конструкции, надёжны в экплуатации, позваляют измерить давление до 10­­9 Па и ваше. Принцип действия пружинных приборов основан на уравновешивании измеряемого давления упругими силами, возникающими при деформации упругих элементов различных типов. Иными словами, о давлении жидкости, газа или пара с удят по величине упругих деформаций специальных чувствительных элементов—пружин различных конструкций. В качестве упругих элементов в технических приборах чаще всего используют трубчатые пружины 9одновитковые или многовитковые), мембраны, а также сильфоны. Наибольшее распространение получили манометры и вакуумметры с одновитковой трубчатой пружиной. Мембранные пружинные приборы применяют для измерения небольших избыточных давлений и разряжений. Мембранные приборы широко применяют для измерения давления агрессивных сред. В этом случае мембрану изготавливают из нержавеющей стали или покрывают химически стойкими материалами. Верхний предел измерений для мембранных приборов 3.106Па. для измерения и записи давлений от 2,5.103 до 6.105 Па используют приборы, в которых упругим элементом является сильфон—металлическая гармониковая мембрана (обычно из сплава латуни или специального сплава). Принцип действия такого чувствительного элемента основан на его деформации в осевом направлении при изменении давления внутри него (или снаружи). Для обеспечения требуемой жёсткости и уменьшения гистерезиса внутри сильфона часто располагают винтовую пружину. Эксплуатация пружинных приборов в лёгкой промышленности требует соблюдения мер, предохраняющих приборы от нежелательного воздействия контролируемой среды—жидкости, газа или пара.

Принцип действия электрических приборов основан на зависимости электрических параметров (сопротивления, ёмкости и т.д.) чувствительного элемента от давления. К таким приборам относятся манометры сопротивления, пьезоэлектрические манометры, термопарные вакуумметры, ионизационные вакуумметры и др. Электрические манометры применяют главным образом для измерения быстроменяющихся и высоких давлений и вакуума.

Действие манометра сопротивления основано на изменении сопротивления проводника под воздействием избыточного давления окружающей его среды. Принципиально такими проводниками могут мыть многие металлы, сплавы и полупроводники, но на изменение сопротивления многих из них влияет температура, а потому наиболее подходящим материалом оказался манганин.

Действие ёмкостного манометра основано на изменении ёмкости плоского конденсатора при изменении расстояния между его обкладками.

Действие пьезоэлектрических манометров основано на использовании пьезоэлектрического эффекта, свойственного некоторым кристаллам (кварц, турмалин, сегнетова соль), керамике титаната бария и др. пьезоэлектрический эффект заключается в возникновении электростатических зарядов при деформации пьезоэлектрических материалов в определённом направлении под воздействием приложенного давления. Эти приборы могут быть использованы для измерения высоких давлений (до 100 МПа). Они практически безынерционны и могут применяться для измерения быстроизменяющихся давлений.

Принцип действия термопарного вакуумметра основан на зависимости теплопроводности газа от давления. Предел измерений до 133,3.10-3 Па.

Действие инизационного вакуумметра основано на ионизации молекул газа потоком электронов, испускаемых раскалённым катодом. Образующийся ионный ток зависит от давления. Предназначены для измерения глубокого вакуума в пределах от 133,3.10-3 до 133,3.10-8 Па.
ВОПРОС 49

Измерение скорости вращения.
Существует большое количество приборов, в которых используются различные принципы действия для измерения угловых скоростей вращения. Одними из наиболее распространённых, являются тахометры, которые показывают угловое значение скорости вращения вала в минуту. По принципу действия тахометры подразделяют на центробежные и магнитные.

Принцип действия ручного центробежного тахометра основан на использовании центробежной силы, появляющейся при вращении около оси 1 груза 2, закреплённого наклонно на оси 3. Прижатием наконечника 4 к центру торца вала ось 1 приводится во вращение. Груз 2, удерживаемый нормально в наклонном положении I-I спиральной противодействующей пружиной 5 и вращающийся вместе с осью 1, поворачиваясь около оси 3, стремиться занять вертикальное положение II-II.

Угол α будет тем меньше, чем больше центробежная сила, т. е. чем выше измеряемая частота вращения вала. Груз 2 посредством тяги 6 перемещает вдоль оси 1 подвижную муфту 8, соединённую при помощи не вращающегося кольца 7 и зубчатой передачи 9 со стрелкой прибора.


Схема центробежного тахометра.

Для увеличения точности отсчёта ручные центробежные тахометры имеют коробку скоростей с различным числом ступеней, включаемых по мере необходимости. Ручной центробежный тахометр имеет пять переключаемых пределов измерений. Для лучшего подключения к валам они снабжены набором сменных наконечников, имеющих различное исполнение торцов и центров.

Принцип действия магнитных тахометров заключается в том, что приводимый в движение валом стальной постоянный магнит, вращающийся около алюминиевого диска, наводит в этом диске вихревые токи, которые, преодолевая противодействие пружины, стремятся повернуть его в направлении вращения магнита. Угол поворота диска и связанной с ним оси пропорционален угловой скорости вращения вала и при помощи червячной пары он передаётся стрелке прибора.

В качестве электрических датчиков скорости широко применяются индуктивные (генераторные) датчики, которые называют тахогенераторами. Принцип действия этих датчиков основан на использовании закона электромагнитной индукции. Тахогенераторы выполняют в виде небольших генераторов постоянного или переменного тока с независимым возбуждением от постоянного магнита или от постороннего источника тока.

В качестве датчика для измерения угловых скоростей вращения применяют также гидравлические или пневматические центробежные импеллеры. Принцип работы которых основан на том, что рабочая жидкость, попадая через отверстие в датчик, создаёт на его выходе давление, зависящее от плотности жидкости (газа) и угловой скорости вращения вала.


ВОПРОС 9.1

Методы контроля обрывности ниток.
Для автоматизации контроля обрывности нити на швейных машинах применяются контактные и бесконтактные датчики. Конструктивные особенности и электрическая схема включения датчика выбираются в зависимости от места его расположения на траектории движения нитки от типа стежков, числа петлеобразующих рабочих инструментов на одной швейной головке и числа одновременно работающих головок на швейном агрегате. Автоматизация контроля обрыва ниток особенно актуальна на автоматизированных швейных машинах и многоголовочных одно- и многоигольных вышивальных автоматах челночного и однониточного цепного стежка, на которых в зависимости от модели автомата оператору необходимо одновременно следить за 6—24 шьющими головками.

В качестве контактного датчика обрыва нитки, устанавливаемого на трассе от регулятора натяжения до глазка нитепритягивателя, может использоваться компенсационная пружина регулятора натяжения нитки в одноигольных челночных швейных машинах. Компенсационная пружина с флажком может выполнять роль чувствительного элемента бесконтактного фотоэлектрического датчика. Для двухигольных машин, в которых компенсационная пружина общая на две игольные нитки, а также машинах цепного стежка необходимо для той же цели устанавливать дополнительные пружины - нитепритягиватели с глазком, выполняющие роль микровыключателей или бесконтактных выключателей.

При использовании компенсационной пружины в качестве датчика обрыва нитки по частоте колебаний её натяжения для различных углов поворота главного вала швейной машины в электрической схеме датчика предусматривается временная задержка при замыкании контакта, образуемого компенсационной пружиной регулятора натяжения игольной нитки, с частотой основной гармоники, равной частоте вращения главного вала. Например, при частоте вращения главного вала, равной 6000 мин-1 (100Гц), время образования одного стежка составляет 10 мс. При этом в течении времени t1=6,7 мс глазок нитепритягивателя движется вниз и контакт датчика замыкается ,а в течение времени t2=3,3 мс этот контакт разомкнут, так как глазок перемещается вверх и компенсационная пружина натянута ниткой, выбираемой из челночного устройства, наибольшее натяжение нитки возникает в конце цикла образования стежка при его затяжке. При отсутствии обрыва нитки и её натяжении должно соблюдаться соотношение t1>t2. Отслеживая дискретные электрические сигналы требуемой продолжительности и их соотношения можно судить об обрыве любой из двух ниток.

^ КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

ПО АВТОМАТИКЕ И АВТОМАТИЗАЦИИ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПРОЦЕССОВ

СТУДЕНТКИ 4 КУРСА ЗАОЧНОГО ФАКУЛЬТЕТА ВГТУ

ГР.

ШИФР:

ВАРИАНТ: 9
ВИТЕБСК

ЗАДАЧА 1

Имеется три манометра различного класса точности “а” и с разными верхними пределами измерения Рlim[Н/м2]. Вычислить для каждого из трёх манометров относительную погрешность измерения давления в котле с номинальным давлением Р[Н/м]. определить, какой из трёх манометров обеспечит большую точность измерения.

Исходные данные:




Первый прибор

Второй прибор


Третий прибор



Класс точности “а”



0,1



0,1



0,5



Верхний предел измерения, Рlim , Н/м.



6



5



1




Давление, Р, Н/м2.


1


1


1



РЕШЕНИЕ:

Относительная погрешность равна:

,

где δ—относительная погрешность,

∆—абсолютная погрешность,

Е—относительная приведённая погрешность (класс точности),

N—диапазон шкалы измерительного прибора (Рlim),

Аg—действительное значение величины (Р).
Подставляя значения для каждого манометра определим их относительную погрешность:


Наиболее точными являются манометры 2 и 3.

ЗАДАЧА 2

Автоматическая система регулирования состоит из трёх последовательно соединённых звеньев, охваченных отрицательной обратной связью (четвёртое звено). Определить устойчивость, используя критерии: Гурвица, Михайлова и Найквиста.
К1=10

К2=8

К3=4,5 Передаточные функции звеньев:

К4=1,2 W1(p)=K1/T1∙ p + 1

Т1=0,8 W2(p)=K2∙ (T2 ∙ p + 1)

Т2=10 W3(p)=K3/p∙ (T3∙ p + 1)

Т3=2,5 W4(p)=K4

РЕШЕНИЕ:

На основании структурной схемы запишем передаточные функции:

для разомкнутой системы:


для замкнутой системы:


Характеристическое уравнение замкнутой системы имеет вид:

1) Расчёт устойчивости по критерию Гурвица.

Подставим значения в характеристическое уравнение и приведём подобные:



Из уравнения видно, что все коэффициенты характеристического уравнения положительны:



Проверим выполнение второго условия:



Таким образом система устойчива.
2) Расчет устойчивости по критерию Михайлова.

Согласно критерию Михайлова, замкнутая САР устойчива, если годограф Михайлова, начинаясь на положительной оси действительных величин, обходит не нарушая порядка следования против часовой стрелки столько квадрантов, какова степень характеристического уравнения и не проходит через ноль.

Меняем в характеристическом уравнении р на jw.



Выделяем действительную и мнимую части:



Строим годограф при изменении частоты 0<w<∞.




Система не устойчива.


3) расчёт по критерию Найквиста.

Используем передаточную функцию разомкнутой системы.

Комплексный коэффициент передачи W(jw) запишется так:



Выделим действительную и мнимую части:




Строим АФЧХ при изменении частоты 0<w<∞.


Система не устойчива.

ЗАДАЧА 3

Разработать логическую схему управления по таблице истинности. Записать логическую функцию, минимизировать с помощью законов алгебры логики. Реализовать на релейно-контактной аппаратуре и бесконтактных логических элементах.


X1

X2

X3

Y

0

0

0

0

1

1

1

1


0

0

1

1

0

0

1

1


0

1

0

1

0

1

0

1

0

1

-

1

1

1

0

0


РЕШЕНИЕ:

Запишем логическое уравнение



Для минимизации используем карты Карно:Объединяем 13 и 14



Реализация на базовых логических элементах:



Реализация на релейно-контактных элементах:




ЗАДАЧА 4

Для данного процесса разработать функциональную схему автоматизации.




  1. Двигатель М включается в начале цикла и производит управление дозирующим конвейером. При достижении массы компонента в промежуточной ёмкости необходимого значения отключается М

  2. Клапан 1 (КЛ1) открывается при достижении необходимой массы и отключается, когда масса остатка продукта в ёмкости достигает минимального значения.

  3. Клапан 2 (КЛ2) включается в начале цикла и по расходу регулируется подача второго компонента.



РЕШЕНИЕ
M—двигатель

WE—датчик массы с верхней Н и нижней L границей измеряемой величины

FE—датчик расхода второго компонента

WS—механизм вкл/откл, зависит от массы

WY—преобразователь для нахождения конечной массы 1-го компонента

FY—преобразователь для нахождения конечной величины расхода 2-го компонента

FC—преобразователь для согласования шкалы устройства управления с входным сигналом электропривода регулирования массы 2-го компонента

WISA—управляющее устройство, вкл/выкл, которая выполняет функции индикации, управления, сигнализации

FIRCA—управляющее устройство расхода выполняющее функции индикации, регистрации, автоматического регулирования и сигнализации

HS—кнопочная станция вкл/выкл, ручное управление




Использованная литература.

  1. Клюев, А.С. автоматическое регулирование.—М.: Высш. шк., 1986г.

  2. Автоматизация технологических процессов лёгкой промышленности. Под ред. Л.Н.Плужникова.—М.:Легпромбытиздат, 1993г.

  3. Орловский, Б.В. Основы автоматизации швейного производства.—М.:легпромбытиздат,1990г.

  4. Наумов, В.Н. Автоматика и автоматизация производственных процессов лёгкой промышленности.—М.:Лёгкая и пищевая пром-ть, 1981г.



Скачать файл (400.5 kb.)

Поиск по сайту:  

© gendocs.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации