Системы автоматического регулирования : основные термины, понятия и определения, объект управления (регулирование), управляемые (регулируемые) величины, управляющие и возмущающие воздействия, обратные связи. Принципы управления (регулирования): разомкнутый, по отклонению, по возмущению

)Найдем передаточную функцию разомкнутой системы Wраз(р)=Wр(р)Wоб(р)Найдем передаточную функцию замкнутой системыПо передаточной функции разомкнутой системы строим ЛАЧХ и ЛФЧХ, а по функции замкнутой системы строим АФХ. Рис.2.8. Амплитудно-фазовая характеристика замкнутой системыРис.2.9. ЛАЧХ и ЛФЧХ при астатическом регулированииЧастотные характеристики показывают, что система имеет запас устойчивости, как по амплитуде, так и по фазе, т.к. на частоте среза ср фаза < 180 значит,возможно использование ПИ регулятора для САР температуры.2.1.3. Исследование качества одноконтурной САРК автоматическим системам регулирования предъявляются требования не только в отношении ее устойчивости. Для работоспособности системы не менее необходимо, что бы процесс автоматического регулирования при определенных качественных показателей. Требования к качеству процесса регулирования в каждом случае могут быть самыми разнообразными, однако из всех качественных показателей можно выделить несколько наиболее существенных, которые с достаточной полнотой определяют качество почти всех АСР.Качество процесса регулирования системы, как правило, оценивают по ее переходной функции.Основными показателями качества является: - время регулирования tр – называется время, в течении которого, начиная с момента приложения воздействия на систему отклонения регулируемой величины h(t) от ее установившегося значения h0=h() будут меньше на пред заданной величины Е. Обычно принимают, что по истечении времени регулирования отклонении регулируемой величины от установившегося значения должно быть не более Е=5%. Таким образом, время регулирования определяет длительность (быстродействие) переходного процесса.-перерегулированием называется максимальное отклонение hmax регулируемой величины от установившегося значения, выраженное в процентах от h0=h().Абсолютная величина hmax определяется из кривой переходного процесса: hmax=hmax- h()Соответственно перерегулирование будет равно:-колебательность системы характеризуется числом колебаний регулируемой вели-чины за время регулирования tр. Если за это время переходный процесс в системе совершает число колебаний меньше заданного, то считается, что система имеет требуемые качеством регулирования в части ее колебательности;-установившаяся ошибка Е. Установившееся значение регулируемой величиныh0 в окончании переходного процесса зависит от астатизма системы. В статических системах (=0) – установившаяся ошибка при постоянной величине входного воздействия не равна 0 и следовательно, установившееся значение регулируемой величины h0 будет отличаться от ее заданного значения на величину установившейся ошибки.По каналу возмущающего воздействия величина ошибки определяется выражениемгде 0-постоянное задающее воздействие; К – коэффициент передачи системы.По каналу возмущающего воздействия величина ошибки согласно выражениягде f0 – постоянное возмущающее воздействие; Коб – коэффициент передачи объекта регулирования; Кр – коэффициент передачи регулятора.Сравнивая переходные функции статического и астатического регулирования, выбираем оптимальный регулятор для САР температуры. Рис.2.10. Переходная функция САР с П-регуляторомРис.2.11. Переходная функция САР с ПИ-регуляторомПо графикам видно, что время регулирования с ПИ-регулятором меньше, чем с П-регулятором; это значит, что для САР температуры целесообразно применить импульсный регулятор выполняющий ПИ-закон регулирования.Разработка системы автоматического регулирования вентиляцией помещенияВ помещении может располагаться некое оборудование, в работе которого используется газ. Его повышенная концентрация опасна для здоровья рабочего персонала цеха. Для того, чтобы обеспечить безопасность, в случае возможной утечки этого газа, над установкой расположен датчик непрерывно фиксирующий концентрацию газа. Данные полученные от датчика поступают на анализатор, где производится сравнение полученной величины концентрации газа с заранее заданной уставкой. В случае если концентрация газа превысит значение уставки, система автоматизации должна незамедлительно подать сигнал на включение привода вытяжной системы. помещение; 2 – приточные установки; 3-вытяжные вентиляторы; 4 - воздухозаборная решетка; 5 - приточные; 6 - вытяжные воздуховоды; 7 - воздуховоды с нормируемым пределом огнестойкости; 8 - приточные воздухораспределители; 9 - вытяжные воздухораспределители; 10 - противопожарные нормально открытые клапаны; 11 - заслонки с электроприводом; 12 - помещения для вентиляционного оборудования.Рис.3.1. Принципиальная схема приточных и вытяжных систем механической вентиляции помещенийОдновременно с этим, должно быть произведено звуковое оповещение персонала о начале эвакуации.Принципиальная схема вентиляционной системы представлена на рисунке 3.1.Устройство автоматики должно обеспечивать выполнение следующих функций:сигнализировать о наличии напряжения;изменять режимы управления на ручную и автоматическую;измерять концентрацию газа;сравнивать текущую величину концентрации газа с уставкой;производить включение/выключение системы вентиляции дистанционно;отключать систему вентиляции при достижении концентрации газа ниже уставки;включать световую сигнализацию при включении привода;включать звуковую сигнализацию для эвакуации персонала;«принудительно» включать и отключать привод и сигнализацию в ручном режиме управления.Разработка структурной функциональной схемыИсходя из функций, которые должно выполнять устройство автоматики разработаем структурную функциональную схему. Данная схема отражает, как должна функционировать наша система. Схема представлена на рисунке 3.2.Рис. 3.2. Структурная функциональная схема автоматизированной вентиляционной системыДанная структурная схема относится к схеме управления с замкнутой цепью взаимодействия и относится к комбинированному управлению, которое включает в себя управление по отклонению и управление по возмущению. Данный тип управления является наиболее надежным.Разработка структурной алгоритмической схемыРис. 3.3. Структурная алгоритмическая схема автоматизированнойвентиляционной системыПосле того, как разработана функциональная схема необходимо перейти к алгоритму реализации системы автоматики. На рисунке 3.3 представлена структурная алгоритмическая схема.Разработка структурной конструкционной схемыНа рисунке 3.4 представлена структурная конструкционная схема.HL1- сигнальнаялампаналичиянапряжениявсети; SA – тумблер-переключатель режима работы «ручной-автоматический»;SBQ – кнопка «СТОП»; SBC – кнопка «ПУСК»;BC – датчик концентрации газа;PC – анализатор концентрации газа;KL – промежуточное реле;KM – магнитный пускатель привода вытяжной системы;HA – прибор звуковой сигнализации;HL2 – лампа, сигнализирующая о включении привода вытяжной системы.Рис. 3.4. Структурная конструкционная схема автоматизированнойвентиляционной системыРазработка принципиальной электрической схемыРис.3.5. Принципиальная электрическая схема автоматизированнойвентиляционной системыРис.3.6. Принципиальная однолинейная схема силовой цепиавтоматизированной вентиляционной системыКомпоновка устройстваРис.3.7. Компоновка шкафа устройства автоматикиРЕ – перемычка между корпусом шкафа и дверцей, связанная с РЕ проводником сети; ОТВ- отверстия для ввода/вывода кабелей и проводников3.6.Разработка схемы электрических соединений (монтажной схемы)Рис. 3.8. Монтажная схема автоматизированной вентиляционной системы1-22 – номера проводниковЗаключениеВ работе были рассмотрены виды систем автоматизированного регулирования. Рассмотрены основные принципы регулирования и классификация систем автоматического регулирования.Сегодня, широкий выбор современных устройств автоматики позволяет реализовать сложнейшие механизмы для самых различных целей. Но жизнь и здоровье людей остается наиболее приоритетным. Примером заботы о состоянии здоровья людей является автоматизированная система управления вентиляционной системой в помещениях с возможным повышением концентрации опасных газов.Устройство, разработанное в курсовой работе и подобные ей находят широкое применение на различных производствах. Для безопасности персонала необходимо отслеживать концентрацию опасных газов, удалять эти газы из воздуха, а так же оповещать работников о немедленной эвакуации.В ходе выполнения курсовой работы были решены все поставленные задачи. Были разработаны все необходимые схемы, которые позволят на практике выполнить заданное устройство автоматики.Список использованной литературыСтрельников Н.А. Промышленная автоматика: учебное пособие / Н.А. Стрельников. – Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2006. – 107 с.Червоный А.Л. Реле и элементы промышленной автоматики. Практическое пособие для инженеров. – М.: РадиоСофт, 2012. – 208 с.Кисаримов Р.А. Практическая автоматика. – М.: РадиоСофт, 2004. – 188 с.Скрипниченко В.А. Основы автоматизации производства. – М.: Металлургия, 1993. – 253 с.И.Ю. Топчев «Атлас для проектирования CAP»B.C. Чистяков «Краткий справочник по теплотехническим измерениям».Н.Н.Иващенко «Автоматическое регулирование»В.В. Черенков «Промышленные приборы и средства автоматизации».Попов Е. П. Теория линейных систем автоматического регулирования и управления. – М.: Наука, 1978. – 256 с.Алгоритмический нелинейных систем управления.// НелепинР.А.Камачкин А.М., Туркин И.И.Шамберов В.Н.; под ред. Р.А.Нелепина; ЛГУ. – Л.: Изд-во ЛГУ, 1990.Вавилов А.А.,ИмаевД.Х.,Родионов В.Д. и др. Машинные методы расчета систем автоматического управления. – Л.:ЛЭТИ, 1978. – 114 с.Воронов А.А. Основы теории автоматического управления. Особые линейные и нелинейные системы. 2-е изд., перераб. – М.:Энергия, 1980. – 312 с.Зубов В.И. Теория оптимального управления. – Л.: Судостроение.,1966, 351 с.Козлов В.Н., Куприянов В.Е., Зазовский В.С. Вычислительные методы синтеза систем автоматического управления. – Л.: ЛГУ, 1989.Красовский А.А. Системы автоматического управления полетом и их аналитическое конструирование. – М.: Наука, 1973, 558 с.Мелса Дж. Программы в помощь изучающим теорию линейных систем управления. – М.: Машиностроение, 1981. – 200 с.Потемкин В.Г. Система MATLAB. Справочное пособие. – М.:Диалог–МИФИ, 1997. –350 с.Райцын Т.М. Синтез САУ Методом направленных графов. – Л.: Энергия; 1970. – 94 с.Солодовников В.В., Бирюков В.Ф., Тумаркин В.И. Принцип сложности в теории управления. – М.: Наука, 1977. – 340 с.Солодовников В.В., Семенов В.В., Немель М., Недо Д. Расчет систем управления на ЦВМ. – М.: Машиностроение, 1979. – 660 с.