Анализ системы автоматического регулирования температуры теплоносителя в агрегате АВМ

Структурной схемой называется наглядное графическое изображение математической модели (математического описания) системы.

При математическом описании систему разбивают на отдельные звенья направленного действия, передающие воздействия только в одном направлении – с входа на выход.

На структурной схеме каждое звено изображается прямоугольником, внутри которого записывается математическое

описание звена. Связи между звеньями структурной схемы изображаются линиями со стрелками, соответствующими направлению прохождения сигналов. Над линиями ставятся обозначения сигналов.

Составим структурную схему САР температуры теплоносителя в агрегате АВМ. Для этого получим передаточные функции всех элементов системы.

Уравнение сушильного барабана агрегата АВМ, как объекта управления:

,

где ,С – температура теплоносителя на выходе из барабана; ,С – температура наружного воздуха; Q, т/ч – подача топлива в теплогенератор.

В нашем случае передаточная функция системы по управляющему воздействию:

Передаточная функция по возмущающему воздействию:

Аналогичным образом получим передаточные функции остальных элементов.

Датчик температуры:

,

где , С – измеряемая температура; U, В – выходное напряжение измерительного усилителя.

Регулируемый орган (вентиль):

,

где , рад – угол поворота регулирующего элемента вентиля; Q, м/с – расход жидкости через вентиль.

Редуктор:

,

где , , рад – входной и выходной углы поворота.

Двигатель:

,

где U, В – напряжение управления; , рад – радиус поворота выходного вала.

Дифференциальный усилитель:

Составим структурную схему САР.

Рис.3 Структурная схема САР. температуры теплоносителя в агрегате АВМ.

3. Определение закона регулирования системы

Законом регулирования называют математическую зависимость, в соответствии с которой управляющее воздействие на объект формировалось бы безынерционным регулятором в функции от ошибки системы.

Закон регулирования во многом определяет свойства системы. Определим закон регулирования рассматриваемой САР. Для этого найдем передаточную функцию, определяющую взаимосвязь управляющего воздействия на объект и ошибки:

При последовательном соединении звеньев их передаточные функции перемножают:

Передаточная функция безынерционного регулятора примет вид:

Окончательно для безинерционного регулятора получаем:

В рассматриваемой системе применен интегральный закон регулирования.

4. Определение передаточных функций системы по управляющему и возмущающему воздействию и для ошибок по этим воздействиям

Для САР температуры теплоносителя задающим воздействием является заданная температура, регулируемой величиной – изменение количества топлива, подаваемого насосом в теплогенератор.

Запишем передаточную функцию по управляющему воздействию:

Передаточная функция САР по возмущающему воздействию определяет взаимосвязь между изменением регулируемой величиной Y и изменением возмущающего воздействия F:

,

где -- передаточная функция цепи звеньев от места приложения возмущающего воздействия до регулируемой величины.

Передаточная функция для ошибки по управляющему воздействию определяет взаимосвязь между изменением сигнала ошибки и изменением задающего воздействия:

Для рассматриваемого объекта передаточная функция САР температуры теплоносителя в агрегате АВМ для ошибки по управляющему воздействию:

Передаточная функция по возмущающему воздействию определяет взаимосвязь между изменением ошибки и изменением возмущающего воздействия F:

5. Определение запасов устойчивости системы. Анализ устойчивости системы

Устойчивость – это свойство системы возвращаться в исходный или близкий к нему установившийся режим после снятия воздействия, вызвавшего выход из установившегося режима.

Неустойчивая система является не работоспособной, поэтому проверка устойчивости является обязательным этапом анализа системы.

Анализ устойчивости по критерию Гурвица.

Определим устойчивость САР температуры теплоносителя в агрегате АМВ. Для этого воспользуемся любой из полученных в предыдущем пункте передаточных функций, из которых следует, что характеристическое уравнение системы:

 Скачать реферат