Проектирование автоматической системы управления температурным режимом печи пиролиза П-101 установки получения технического водорода

· требуемую подачу вещества или энергии в объект управления.

Система автоматизации, обеспечивающая выполнение задачи регулирования с учетом особенностей объекта и технологического процесса, изображена на рисунке 4.2.

Рис. 4.2. Схема автоматизации объекта.

В соответствии с постав

ленной в дипломном проекте задачей произведем структурный синтез двухконтурной каскадно-связанной АСР. АСР, подлежащая синтезу, изображена на рисунке 4.3.

Рис. 4.3. Структурная схема каскадно-связанной АСР, поддерживающей требуемую температуру продукта на выходе из печи П-101.

Выбранная система регулирования, включает два регулятора – основной (внешний) регулятор, служащий для стабилизации основного выхода объекта , и вспомогательный (внутренний) регулятор, предназначенный для регулирования вспомогательной координаты . В такой системе выходной сигнал одного из регуляторов направляется на другой в качестве задания.

4.3 Расчет одноконтурных АСР

Для расчета АСР, необходима математическая модель объекта управления, т.е. уравнения, которые описывают процессы, происходящие в системе, поэтому, исходными данными для расчетов АСР, послужили результаты исследований объекта раздела "Идентификация объекта управления".

Структурная схема одноконтурной АСР имеет вид:

Рис. 4.4. Структурная схема одноконтурной АСР.

4.3.1 Расчет одноконтурной АСР температуры на выходе печи.

Произведем расчет оптимальных настроек регулятора одноконтурной АСР температуры на выходе в прикладной программе LinRegTV:

Настройки ПИ-регулятора (метод Ротача):

·

·

· ;

· ;

· ;

· .

АЧХ одноконтурной АСР температуры на выходе печи представлены ниже (см. также Приложение Г):

Рис. 4.5. АЧХ одноконтурной АСР температуры на выходе печи.

Расчет оптимальных настроек регулятора, работающего по ПИ-алгоритму, произведен методом Ротача:

· ;

· ;

· ;

· ;

· .

4.3.2 Расчет одноконтурной АСР расхода топливного газа

Произведем расчет оптимальных настроек регулятора одноконтурной АСР расхода топливного газа в прикладной программе LinRegTV:

Настройки ПИ-регулятора (метод Ротача):

·

·

· ;

· ;

· ;

· .

АЧХ одноконтурной АСР расхода топливного газа представлены ниже (см. также Приложение Д):

Рис. 4.6. АЧХ одноконтурной АСР расхода топливного газа.

Расчет оптимальных настроек регулятора, работающего по ПИ-алгоритму, произведен методом Ротача:

· ;

· ;

· ;

· ;

· .

Поскольку основной целью дипломного проекта является поддержание и стабилизация температуры на выходе печи, то мы рассмотрим только переходные процессы изменения данной температуры в зависимости от величины задания и возмущения.

Ниже на рисунках показано, как смоделированные нами одноконтурные системы регулирования температуры отрабатывают 5% задание и возмущение.

Рис. 4.7. Выход АСР температуры продукта при отработке задания.

Рис. 4.8. Выход АСР температуры продукта при отработке возмущения.

На рисунке 4.9 изображена модель одноконтурной АСР температуры в пакете Simulink программы MATLAB.

Рис. 4.9. Модель одноконтурной АСР температуры продукта на выходе печи.

Для повышения качества регулирования необходим переход от одноконтурной АСР к более сложной системе. Такая система кроме обычного стандартного регулятора содержит вспомогательное устройство – дополнительный регулятор. В качестве более сложной АСР возьмем каскадную систему, так как один из объектов обладает большей инерционностью по каналу регулирования по отношению к другому объекту.

4.4 Расчет каскадной АСР

Каскадные системы применяют для автоматизации объектов, обладающих большой инерционностью по каналу регулирования, если можно выбрать менее инерционную по отношению к наиболее опасным возмущениям промежуточную координату и использовать для нее то же регулирующее воздействие, что и для основного выхода объекта.

В этом случае в систему регулирования включают два регулятора — основной (внешний) регулятор, служащий для стабилизации основного выхода объекта уi, и вспомогательный (внутренний) регулятор, предназначенный для регулирования вспомогательной координаты уi. Заданием для вспомогательного регулятора служит выходной сигнал основного регулятора.

Выбор законов регулирования определяется назначением регуляторов:

для поддержания основной выходной координаты на заданном значении без статической ошибки закон регулирования основного регулятора должен включать интегральную составляющую; от вспомогательного регулятора требуется прежде всего быстродействие, поэтому он может иметь любой закон регулирования (в частности пропорциональный как наиболее простой и достаточно быстродействующий).

 Скачать реферат