Дано: объект управления – ёмкостной смеситель (рис.1). Выходные (регулируемые) координаты объекта управления (ОУ) – температура смеси tсм и расход смеси Gсм на выходе из аппарата. На ОУ действует ряд возмущений. Наиболее сильные возмущения, при действии которых замкнутые одноконтурные автоматические системы регулирования (ЗО АСР) выходных величин объекта управления не обеспечивают заданное качество регулирования, и требуется применять АСР усложненной структуры – изменения температуры t3 и перепада давления в линиях подачи продуктов с расходом G3.
Рисунок 1 – Емкостной смеситель
Динамика основных каналов объекта управления описывается (приближенно) передаточными функциями апериодического звена второго порядка:
Коэффициенты передаточных функций каналов ОУ приведены в таблице:
Канал К T1 T2 Канал K T1 T2
G1 – Gсм 0.2 7 0 G1 — tсм -2.0 9 0
G2 - Gсм 5.0 7 0 G2 - tсм
-3.0 9 0
G3 - Gсм 2.0 7 0 G3 - tсм 5.0 9 0
t3 - tсм 2.5 15 8
Выполнить:
1. Выбрать регулирующие воздействия для каждой из выходных координат объекта управления.
2. Построить структурную схему автоматической системы связанного регулирования с односторонней внешней связью.
3. Разработать упрошенную принципиальную (функциональную) схему автоматической системы связанного регулирования, соответствующую принятой структурной схеме.
4. Выбрать типы регулирующих органов.
5. Определить передаточные функции идеальных компенсаторов и сделать вывод об их физической реализуемости.
Регулирующие органы считать апериодическими звеньями первого порядка.
Решение
1. Осуществляем выбор регулирующих воздействий
Данный объект регулирования имеет две выходные координаты - температура смеси tсм и расход смеси Gсм, следовательно, необходимо выбрать два регулирующих воздействия соответственно для каждой координаты.
Для каждой выходной координаты регулирующее воздействие выбирается из числа тех входных величин, на которые можно легко воздействовать извне, и по каналам, действия которых на выходные величины - наибольший коэффициент усиления, малое время запаздывания и малая инерционность.
Регулирующие воздействия для каждой из выходных величин выбираются из числа расходов входных и выходных потоков, так как на них можно легко воздействовать.
Для выходной величины расход смеси Gсм, выбираем расход G2, так как по каналу G2 - Gсм - наибольший коэффициент усиления (K = 5). Для второй выходной величины - температуры смеси tсм - в качестве регулирующего воздействия выбираем расход G3, так как по каналу G3 - tсм наибольший коэффициент усиления (K = 5) (рис. 2).
Рисунок 2 - Схема каналов регулирования
2. Структурная схема автоматической системы связного регулирования с односторонней внешней связью
Так как на объект управления действует много возмущений, для регулирования каждой из выходных величин была использована автоматическая система регулирования, содержащая замкнутые контуры регулирования, сильные возмущения в которых по ∆𝑃2, ∆𝑃3 устраняются при помощи вспомогательных расходных контуров в системах регулирования температуры смеси 𝑡см и расхода смеси Gсм соответственно
. Таким образом, вся система в целом может рассматриваться как совокупность комбинированной автоматической системы регулирования, построенной по второму структурному варианту, выходной величины 𝑡см и комбинированной автоматической системы регулирования выходной величины Gсм, где в качестве контролируемого возмущения выступает регулирующее воздействие автоматической системы регулирования tсм. Сильное возмущение по температуре t3 устраняется компенсатором, включенным в разомкнутую цепь регулирования. связанных перекрестными связями объекта.
Внешней связью устраняется внутренняя перекрёстная связь 𝐺2−tсм, так как по данному каналу действует сильное возмущение.
72009010795t1
t2
t3
G1
G2
G3
Gсм
tсм
00t1
t2
t3
G1
G2
G3
Gсм
tсм
где (первая величина - вход, вторая – выход):
W11(p) = G2 GсмW12(p) = G2 tсм
W22(p) = G3 tсмW21(p) = G3 Gсм
Wов1(p) = t1 tсмWов2(p) = t2 tсм
Wов3(p) = t3 tсмWов4(p) = G1 Gсм
Wов5(p) = G1 Gсм
Рисунок 3 – Структурная схема
3
Задать вопрос
на новый заказ в Автор24.
