Добавлен: 26.10.2023
Просмотров: 179
Скачиваний: 2
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
- коэффициент усиления.
В момент возникновения рассогласования Кр=С1
хр=Кр(1+t/Tи)
В момент времени t=Tи:
хр(t) = 2Kp
Увеличение Кр при рассогласовании приводит к увеличению глубины обратной связи в САР, поэтому исчезает статическая ошибка.
ПИ-регулятор поддерживает установившееся значение регулируемой величины. При отклонении текущего значения от заданного регулятор в начальный момент времени переместит рабочий орган на величину, пропорциональную величине отклонения. Но если при этом Хоб не придет к заданному значению, ПИ-регулятор будет продолжать перемещать рабочий орган.
При малом значении Кр ПИ-регулятор может работать с объектами, имеющими значительное запаздывание.
Условие устойчивости системы регулирования является необходимым, но недостаточным для получения желаемого процесса регулирования. Необходимое качество регулирования можно получить, подбирая соответствующую комбинацию закона регулирования и величины возмущающего воздействия.
Задача настройки заключается в том, чтобы в заданной системе регулирования выбрать и установить параметры регулятора, обеспечивающие близкий к оптимальному процесс регулирования.
3.3 Табличный способ расчета настроечных параметров регулятора
Для ПИ-регулятора и полученного отношения
определяем параметры настройки регулятора.
= 0 : 0,2,
мин,
,
где kр = С1 = 1/d = 0,138;
Со = kp/Ти = 0,003;
,
С помощью программы «ASOTAR» строим переходной процесс.
.4 Определение настроечных параметров методом расширенных АФЧХ
Этот метод базируется:
) на использовании в качестве критерия, определяющего качество переходного процесса регулирования, степени затухания ψ;
2) определении расширенных амплитудно - фазовых характеристик объекта и регулятора;
) применении основного условия устойчивости.
Степень затухания - величина, характеризующая затухание переходного процесса регулирования, равная отношению разности двух соседних амплитуд колебания (направленных в одну сторону) к первой из них.
где (hmax)1 и (hmax)2 - соответственно амплитуды первого и второго полупериода наиболее слабозатухающей составляющей.
Но в непосредственных расчетах используем другой показатель качества, функционально связанный со степенью затухания ψ.
Таким показателем является степень колебательности переходного процесса m характеризует затухание его колебательных составляющих процесса регулирования и численно равна абсолютному значению отношения действительной части к коэффициенту при мнимой части корня характеристического уравнения с наименьшим абсолютным значением этого отношения.
Исходным условием при расчете является соотношение:
W(p)об * W(p)p = 1,
Для системы регулирования, рассматриваемой в данном проекте, ранее были получены следующие данные:
Wоб(p)=
,
Wp(p)= - (0,138 +
) ,
m = 0,6
где Wоб.(р) - передаточная функция объекта;
Wр(р) - передаточная функция регулятора.
Произведя в формулах замену p = ω*(j-m), получаем расширенные АФЧХ.
Wоб.(m,jω) =
,
Wp.(m,jω) =
,
Wоб.(m,jω)=1/Wp(m,jω)
Решаем систему уравнений:
Решаем систему относительно Со и С1:
(3.3.1)
Строим зависимость Со = f( С1),подставляя в выражения (3.3.1) частоту ω от 0 до значения, при котором Со становится отрицательным.
Рис. 3.3. Линия равной степени затухания
С1 = 0,0969 Кр = С1
С0 = 0,0013 С0 = Кр/Ти
Оптимальные настройки регулятора:
Кр = 0,0969 Tи = 73,02 мин
Рис. 3.4. Переходная характеристика замкнутой системы
3.5 Оценка качества переходного процесса
Качество переходного процесса оценивается по переходному процессу с оптимальными параметрами регулятора: Кр = 0,0969, T и = 73,02 мин.
Максимальное отклонение в переходный период (см. рис.3.4).
,
где σ - перерегулирование,
Время переходного процесса tр = 125 мин
Число колебаний N = 1
Время нарастания tн = 41 мин
Время достижения первого максимума tmax = 56 мин
Степень затухания ψ = 1
4. Анализ существующих систем автоматизации
4.1 Процесс регулирования основных участков
На главный регулятор поступают сигналы от датчика давления перегретого пара в магистрали (39 кгс/м2) и от задающего устройства.
На регулятор тепловой нагрузки поступают сигналы от главного регулятора, сигнал от датчика расхода пара (75 т/ч), сигнал от датчика давления в барабане котла (39 кгс/м2) и сигнал от задающего устройства.
На регулятор подачи твердого топлива подается сигнал от регулятора тепловой нагрузки и сигнал от задающего устройства.
На регулятор подачи питательной воды в котел поступают: сигнал от датчика расхода перегретого пара, сигнал от датчика расхода питательной воды (75 т/ч), сигнал от датчика уровня в барабане котла (±315 мм) и сигнал от задающего устройства.
На регулятор температуры перегретого пара поступают: сигнал от датчика температуры перегретого пара за главной паровой задвижкой (440оС), сигнал от датчиков температуры перегретого пара с правой и слевой сторон котла (440оС) и сигнал от задающего устройства.
4.2 Базовые приборы для регулирования параметров
Давление питательной воды, давление насыщенного пара в барабане котла, давление перегретого пара измеряют преобразователи давления МЭД в комплекте с прибором типа КСД-2.
Для измерения уровня воды в барабане котла, расхода питательной воды и перегретого пара применяют дифманометр мембранный ДМ-3583М в комплекте с прибором типа КСД-2.
Все технологические процессы регулирования на котле БКЗ-75-39 осуществляются приборами Р-25.
Регулирующий прибор типа Р-25 формирует, совместно с исполнительным механизмом типа МЭО мощностью до 200 ВА и свыше в комплекте с пускателем любого типа, ПИ - закон регулирования и предназначен для применения в схемах автоматического регулирования и управления технологическими процессами в котельных малой и средней мощности.
Прибор выполняют следующие функции:
1) суммирование сигналов, поступающих от измерительных преобразователей с неунифицированными (естественными) электрическими выходными сигналами, а также корректирующих сигналов постоянного тока или напряжения, введение информации о заданном значении, формирование и усиление сигнала рассогласования;
2) формирование на выходе электрических импульсов постоянного или переменного тока для управления исполнительным механизмом с постоянной скоростью перемещения;
) формирование совместно с исполнительным механизмом постоянной скорости пропорционально - интегрального закона регулирования;
) формирование совместно с дифференциатором и исполнительным механизмом постоянной скорости пропорционально - интегрально - дифференциального закона регулирования;
) ручное управление исполнительным механизмом;
) индикацию положения исполнительного механизма;
) индикацию отклонения параметра (рассогласования).
Питание прибора осуществляется от однофазной сети переменного тока напряжением 220 В, частотой 50-60 Гц. Потребляемая мощность до 25 ВÌА. Входное сопротивление: для сигнала 0-5 мА не более 100 Ом; для 1-20 мА - 25 Ом; для 0-10 В - 15 Ом.
Выходные сигналы:
1) импульсы напряжения постоянного пульсирующего тока среднего значения 24 В. Отклонение значений выходного сигнала от заданной величины, при нагрузке 115 Ом: в режиме автоматического управления не более 10%; в режиме ручного управления не более -10% и +20%;
2) диапазон изменения постоянной времени интегрирования Ти от 5с до 500 + 200с. Диапазон изменения постоянной времени демпфирования Тдф от 0 до 10. Диапазон изменения длительности интегральных импульсов выходного сигнала tи от 0,1 до 1 с;
) диапазон изменения сигнала корректора в процентах от номинального диапазона изменения входного сигнала: для Р25.1 (изменение сигнала переменного тока частотой 50 Гц от 0 до 0,5 В) - от -100 до+100; для Р25.2 (изменение активного сопротивления термопреобразователя сопротивления 46 Ом) - от -50 до +50; для Р25.3 (изменение термо-э.д.с. преобразователя термоэлектрического от 0 до 50 мВ) - от 0 до 100;
В момент возникновения рассогласования Кр=С1
хр=Кр(1+t/Tи)
В момент времени t=Tи:
хр(t) = 2Kp
Увеличение Кр при рассогласовании приводит к увеличению глубины обратной связи в САР, поэтому исчезает статическая ошибка.
ПИ-регулятор поддерживает установившееся значение регулируемой величины. При отклонении текущего значения от заданного регулятор в начальный момент времени переместит рабочий орган на величину, пропорциональную величине отклонения. Но если при этом Хоб не придет к заданному значению, ПИ-регулятор будет продолжать перемещать рабочий орган.
При малом значении Кр ПИ-регулятор может работать с объектами, имеющими значительное запаздывание.
Условие устойчивости системы регулирования является необходимым, но недостаточным для получения желаемого процесса регулирования. Необходимое качество регулирования можно получить, подбирая соответствующую комбинацию закона регулирования и величины возмущающего воздействия.
Задача настройки заключается в том, чтобы в заданной системе регулирования выбрать и установить параметры регулятора, обеспечивающие близкий к оптимальному процесс регулирования.
3.3 Табличный способ расчета настроечных параметров регулятора
Для ПИ-регулятора и полученного отношения
определяем параметры настройки регулятора. = 0 : 0,2, мин, ,где kр = С1 = 1/d = 0,138;
Со = kp/Ти = 0,003;
,С помощью программы «ASOTAR» строим переходной процесс.
.4 Определение настроечных параметров методом расширенных АФЧХ
Этот метод базируется:
) на использовании в качестве критерия, определяющего качество переходного процесса регулирования, степени затухания ψ;
2) определении расширенных амплитудно - фазовых характеристик объекта и регулятора;
) применении основного условия устойчивости.
Степень затухания - величина, характеризующая затухание переходного процесса регулирования, равная отношению разности двух соседних амплитуд колебания (направленных в одну сторону) к первой из них.
где (hmax)1 и (hmax)2 - соответственно амплитуды первого и второго полупериода наиболее слабозатухающей составляющей.
Но в непосредственных расчетах используем другой показатель качества, функционально связанный со степенью затухания ψ.
Таким показателем является степень колебательности переходного процесса m характеризует затухание его колебательных составляющих процесса регулирования и численно равна абсолютному значению отношения действительной части к коэффициенту при мнимой части корня характеристического уравнения с наименьшим абсолютным значением этого отношения.
Исходным условием при расчете является соотношение:
W(p)об * W(p)p = 1,
Для системы регулирования, рассматриваемой в данном проекте, ранее были получены следующие данные:
Wоб(p)= ,Wp(p)= - (0,138 +
) ,m = 0,6
где Wоб.(р) - передаточная функция объекта;
Wр(р) - передаточная функция регулятора.
Произведя в формулах замену p = ω*(j-m), получаем расширенные АФЧХ.
Wоб.(m,jω) =
,Wp.(m,jω) =
,Wоб.(m,jω)=1/Wp(m,jω)
Решаем систему уравнений:
Решаем систему относительно Со и С1:
(3.3.1)Строим зависимость Со = f( С1),подставляя в выражения (3.3.1) частоту ω от 0 до значения, при котором Со становится отрицательным.
Рис. 3.3. Линия равной степени затухания
С1 = 0,0969 Кр = С1
С0 = 0,0013 С0 = Кр/Ти
Оптимальные настройки регулятора:
Кр = 0,0969 Tи = 73,02 мин
Рис. 3.4. Переходная характеристика замкнутой системы
3.5 Оценка качества переходного процесса
Качество переходного процесса оценивается по переходному процессу с оптимальными параметрами регулятора: Кр = 0,0969, T и = 73,02 мин.
Максимальное отклонение в переходный период (см. рис.3.4).
,где σ - перерегулирование,
Время переходного процесса tр = 125 мин
Число колебаний N = 1
Время нарастания tн = 41 мин
Время достижения первого максимума tmax = 56 мин
Степень затухания ψ = 1
4. Анализ существующих систем автоматизации
4.1 Процесс регулирования основных участков
На главный регулятор поступают сигналы от датчика давления перегретого пара в магистрали (39 кгс/м2) и от задающего устройства.
На регулятор тепловой нагрузки поступают сигналы от главного регулятора, сигнал от датчика расхода пара (75 т/ч), сигнал от датчика давления в барабане котла (39 кгс/м2) и сигнал от задающего устройства.
На регулятор подачи твердого топлива подается сигнал от регулятора тепловой нагрузки и сигнал от задающего устройства.
На регулятор подачи питательной воды в котел поступают: сигнал от датчика расхода перегретого пара, сигнал от датчика расхода питательной воды (75 т/ч), сигнал от датчика уровня в барабане котла (±315 мм) и сигнал от задающего устройства.
На регулятор температуры перегретого пара поступают: сигнал от датчика температуры перегретого пара за главной паровой задвижкой (440оС), сигнал от датчиков температуры перегретого пара с правой и слевой сторон котла (440оС) и сигнал от задающего устройства.
4.2 Базовые приборы для регулирования параметров
Давление питательной воды, давление насыщенного пара в барабане котла, давление перегретого пара измеряют преобразователи давления МЭД в комплекте с прибором типа КСД-2.
Для измерения уровня воды в барабане котла, расхода питательной воды и перегретого пара применяют дифманометр мембранный ДМ-3583М в комплекте с прибором типа КСД-2.
Все технологические процессы регулирования на котле БКЗ-75-39 осуществляются приборами Р-25.
4.2.1 Регулирующие приборы типа Р-25
Регулирующий прибор типа Р-25 формирует, совместно с исполнительным механизмом типа МЭО мощностью до 200 ВА и свыше в комплекте с пускателем любого типа, ПИ - закон регулирования и предназначен для применения в схемах автоматического регулирования и управления технологическими процессами в котельных малой и средней мощности.
Прибор выполняют следующие функции:
1) суммирование сигналов, поступающих от измерительных преобразователей с неунифицированными (естественными) электрическими выходными сигналами, а также корректирующих сигналов постоянного тока или напряжения, введение информации о заданном значении, формирование и усиление сигнала рассогласования;
2) формирование на выходе электрических импульсов постоянного или переменного тока для управления исполнительным механизмом с постоянной скоростью перемещения;
) формирование совместно с исполнительным механизмом постоянной скорости пропорционально - интегрального закона регулирования;
) формирование совместно с дифференциатором и исполнительным механизмом постоянной скорости пропорционально - интегрально - дифференциального закона регулирования;
) ручное управление исполнительным механизмом;
) индикацию положения исполнительного механизма;
) индикацию отклонения параметра (рассогласования).
Техническая характеристика
Питание прибора осуществляется от однофазной сети переменного тока напряжением 220 В, частотой 50-60 Гц. Потребляемая мощность до 25 ВÌА. Входное сопротивление: для сигнала 0-5 мА не более 100 Ом; для 1-20 мА - 25 Ом; для 0-10 В - 15 Ом.
Выходные сигналы:
1) импульсы напряжения постоянного пульсирующего тока среднего значения 24 В. Отклонение значений выходного сигнала от заданной величины, при нагрузке 115 Ом: в режиме автоматического управления не более 10%; в режиме ручного управления не более -10% и +20%;
2) диапазон изменения постоянной времени интегрирования Ти от 5с до 500 + 200с. Диапазон изменения постоянной времени демпфирования Тдф от 0 до 10. Диапазон изменения длительности интегральных импульсов выходного сигнала tи от 0,1 до 1 с;
) диапазон изменения сигнала корректора в процентах от номинального диапазона изменения входного сигнала: для Р25.1 (изменение сигнала переменного тока частотой 50 Гц от 0 до 0,5 В) - от -100 до+100; для Р25.2 (изменение активного сопротивления термопреобразователя сопротивления 46 Ом) - от -50 до +50; для Р25.3 (изменение термо-э.д.с. преобразователя термоэлектрического от 0 до 50 мВ) - от 0 до 100;