Объект регулирования выбирается студентом в соответствии с номером задания на курсовое проектирование N

М Е Т О Д И Ч Е С К О Е П О С О Б И Е

Для студентов по выполнению курсового проекта

По специальности 230103 (2202) Автоматизированные системы обработки информации и управления»

 по дисциплине «Автоматизированные системы

Управления производством»

2008 г

ГОУ СПО Тольяттинский химико - технологический колледж

Задание № _____

на курсовой проект по дисциплине « Автоматизированные системы управления производством »

студенту__________________________________________________________________  

курс ___________группа _______________ специальность ________________________

1.Тема курсового проекта ___________________________________________________ __________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________

2. Задание:  разработать систему автоматического регулирования объектом по исходным

               данным элементов системы:

               статическая характеристика                   передаточная функция  

Регулятор ________________________________________________________________  

Датчик   _________________________________________________________________

Исполнительный механизм ___________________________________________________  

3. Пояснительная записка:

ВВЕДЕНИЕ

1  ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

1.1 Описание и классификация технологического объекта и системы автоматического

управления.

2  РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ

2.1 Построение статических характеристик устройств системы управления.

2.2  Определение графическим методом общей статической характеристики цепи

  обратной связи – ДРИМ.

2.3  Построение статических характеристик объекта регулирования и системы управления.

2.4  Определение на графиках рабочей точки и угла между статическими

     характеристиками.

2.5  Определение аналитического выражения регулирующей системы –  ДРИМ.

2.6.  Нахождение аналитическим способом рабочей точки системы.

2.7  Определение передаточных функций элементов системы.

2.8 Определение передаточной функции системы регулирования.

2.9  Определение временной функции переходного процесса.

2.10 Определение  устойчивости системы по критерию Найквиста.

3  ЗАКЛЮЧЕНИЕ

 ГРАФИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

1 лист    Схема автоматизации объекта функциональная.

         Схема автоматического регулирования структурная.

2 лист    Статические характеристики объекта регулирования и системы управления.    

         Годограф.

Дата выдачи задания                          «_____» ________________________ 200 г.

Срок окончания проекта                    «_____» ________________________ 200 г.

Председатель цикловой комиссии     ______________________________________

Преподаватель                                       ______________________________________

СОДЕРЖАНИЕ ПРОЕКТА.

    Создаваемая система должна состоять из:

-  объекта управления,

- датчика,

- регулятора,

- исполнительного механизма.

Элементы системы заданы статическими и передаточными функциями.

    Из предложенного набора датчиков, регуляторов и исполнительных механизмов студент должен выбрать те, которые смогут обеспечить стабильную рабочую точку системы в статическом режиме.

    Для обеспечения работы системы в динамическом режиме студент должен выбрать такое дополнительное корректирующее звено, чтобы оно обеспечивало основные параметры переходного процесса в следующих пределах:

- перерегулирование - 20%,

- затухание – 0,5,

- колебательность – 2…3 периода.

Выполнение курсового проекта начинают с подбора статических характеристик основных звеньев системы. Здесь необходимо по возможности построить несколько подходящих статических характеристик для каждого звена и методом проб и ошибок выбрать такие характеристики, которые составили бы со статической характеристикой объекта в точке пересечения угол, близкий к 90о. Если в результате подборов обнаружится несогласованность масштабов, то следует в цепь обратной связи включить усилительное или ослабительное звено, это приводит к согласованности масштабов по осям системы координат.

     При вычислении переходной функции следует стремиться к уменьшению колебательности этого процесса. Особенно следует уменьшать перерегулирование. Неудачный выбор передаточной функции звена может привести к большим отклонениям основных параметров системы от удовлетворительных показателей. Здесь можно решить задачу двумя способами:

- подобрать другую передаточную функцию,

- самостоятельно в цепь обратной связи включить такое звено, чтобы оно обеспечило удовлетворительные параметры переходного процесса.

3

    Объекты регулирования описываются следующими статическими характеристиками:

1. Y = N – X                       2. Y = X / N

Передаточная функция для двух объектов регулирования описывается уравнением

В курсовом проекте должны быть выполнены следующие задания:

1  построить статические характеристики устройств системы управления;

2 определить графическим методом общую статическую характеристику цепи обратной связи – ДРИМ,

3  построить статические характеристики объекта регулирования и системы управления,

4 определить на графиках рабочую точку и угол между статическими характеристиками,

5 определить аналитическое выражение регулирующей системы – ДРИМ,

6 найти аналитическим способом рабочую точку – пересечение статических характеристик ДРИМ и объекта,

7 выбрать передаточные функции элементов системы,

8 определить передаточную функцию системы регулирования,

9 найти временную функцию переходного процесса,

10 построить годограф и определить критерии устойчивости системы.

Объект регулирования выбирается студентом в соответствии с номером задания на курсовое проектирование N

 Необходимо из справочных данных выбрать по одному устройству: регулятор, датчик, исполнительное устройство и записать их статические и передаточные функции.

4

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

ПО ВЫПОЛНЕНИЮ КУРСОВОГО ПРОЕКТА.

В пояснительной записке курсового проекта должны быть отражены перечисленные в задании вопросы. Изложение каждого вопроса должно быть объяснено и обосновано согласно общей теории автоматического управления.  

 Пояснительная записка должна содержать не менее 20 страниц, печатается 14 шрифтом.

        Пояснительная записка курсового проекта включает в себя:

ВВЕДЕНИЕ, в котором  раскрывается роль комплексной механизации и автоматизации в химической промышленности. Их влияние на экономию сырья, энергоресурсов, повышение эффективности производства и качества выпускаемой продукции. Основные направления развития и совершенствования систем автоматизации управления производством.

1 ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

1.1 Описание и классификация технологического объекта и системы    

автоматического управления.

    Технологический объект управления (ТОУ). Дать понятие: управление ТОУ, параметры  технологического процесса, нормальный технологический режим, возмущающие воздействия, нарушающие технологический режим. Классифицировать ТОУ по типу технологического процесса.. Классифицировать заданную САУ: по функциональному назначению

( САК,САР,АСУП,УВК);  по направлению информационных потоков (замкнутая, разомкнутая); по принципу отклонения регулируемой величины стабилизирующая, следящая, программная, оптимизирующая); по количеству контуров регулирования (одно- , многоконтурная).

       Работа объекта регулирования заключается в преобразовании по определенным физическим и химическим законам материальных и энергетических потоков. Свойства ОР разделяют на статические и динамические.

       Статические и динамические свойства объекта можно определить экспериментальным путем –  по снятым с объекта характеристикам, что требует больших материальных затрат и времени.

       В современных условиях статические и дин. свойства объекта оцениваются аналитически по результатам решения диф-х уравнений, составленных на основании материального и энергетического балансов объекта.

       Статические свойства ОР определяют способность объекта сохранять состояние равновесия и связь между различными состояниями его равновесия. В проекте эта связь представляет собой зависимость между входной (Хо) и выходной (Уо) величинами в установившемся режиме.

       Характеристики, описывающие этот режим, называются статическими. Основным параметром этих характеристик является статический коэффициент преобразования К.

        Контур регулирования системы состоит из нескольких звеньев ( ОР, Д, Р,ИМ), с помощью которых осуществляется связь между Хо и Уо. Каждое звено имеет свою статическую характеристику .

       Аналитическое исследование САР в статическом режиме заключается:

- в построении совместных характеристик ОР и ДРИМ и определения координат рабочей точки, а также угла между ними. В случае устойчивой работы системы  угол пересечения стат. Хар. ОР и ДРИМ должен быть в пределах 60-90о . Если это условие не соблюдается , то в цепь ОС САР включается дополнительное усилительное или ослабительное звено,

- в решении системы уравнений и определении координат рабочей точки системы, координаты должны совпадать с координатами рабочей точки, полученными графическим путем.

       Динамические свойства ОР обуславливают характер протекания его переходного процесса, т.е. процесса перехода объекта из одного состояния равновесия в другое. Динамические свойства системы исследуются аналитическим путем с помощью переходных функций ОР и звеньев цепи обратной связи(ДРИМ)

       Переходной функцией называется зависимость выходного параметра от времени при скачкообразном изменении входного сигнала. Переходная функция системы обычно выражается дифференциальным уравнением высокого порядка. Для упрощения его решения применяется операторный метод – преобразование Лапласа: вместо оригинала диф.ур. применяется его изображение. Т.е. вместо переходной функции У (t )берется её передаточная функция W (р)

       Динамический режим (переходный процесс) графически изображается кривой переходного процесса, его устойчивость характеризуется амплитудой колебания, инерционностью, колебательностью и прочими критериями. В проекте устойчивость заданной системы в динамическом режиме определяется:

- по критерию Ляпунова, путем решения линейного дифференциального уравнения системы и исследования его корней,

- по критерию Найквиста, путем построения годографа переходной функции САР и его исследования.

2 РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ

    По заданию курсового проекта необходимо разработать систему автоматического регулирования, на структурной схеме системы обозначено:

ОР- объект регулирования,

Д- датчик,

К- усилитель,

Р- регулятор,

З- задатчик,

ИМ- исполнительный механизм.

5

         Х                 Хо