Синтез системы автоматического регулирования температуры бумажной массы

Описание технологического процесса и принципа работы системы автоматического регулирования температуры бумажного полотна: расчет синтеза САР по математической модели. Определение периода дискретности в соответствии с требованиями к точности измерения.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

Дисциплина:

Теория автоматического управления

Тема

Синтез системы автоматического регулирования температуры бумажной массы



Содержание

Реферат

1. Описание технологического процесса и принципа работы системы регулирования.

2. Составление и описание функциональной структуры САР

3. Исследование свойств объекта регулирования по каналам регулирования по каналам управления и возмущения по его математической модели в виде передаточной функции.

4. Расчет периода дискретности в соответствии с требованиями к точности измерения

5. Составление и описание алгоритмической структуры системы управления, получение моделей замкнутой системы по каналам управления и возмущения

6. Построение области устойчивости замкнутой системы

7. Расчет переходного процесса с выбранными настройками регулятора при изменении задающего и возмущающего воздействия

8. Оценка качества работы системы

Вывод

Список литературы



Реферат

В данной работе производится расчет синтеза САУ температуры бумажного полотна, т.е. выбор оптимальных настроек регулятора, и соответственно их оценка. Для это в соответствии с заданием составляется функциональная и алгоритмическая структуры, по которым определяются свойства системы по каналам управления и возмущения по их математическим моделям в виде передаточной функции, рассчитывается период дискретности. Составляется замкнутая модель системы, и рассчитывается. Так же по ней рассчитывается и строится область устойчивости, из которой выбираются коэффициенты. Дальше по выбранным настройкам строятся графики переходных процессов, их оценивают и выбирают оптимальные настройки. Дальше рассчитывают и стоят график переходного процесса по возмущающему воздействию, по которому можно определить справляется ли система при выбранных настройках с возмущениями.



1. Описание технологического процесса и принципа работы системы регулирования

Независимо от типа БДМ технологический процесс изготовления бумаги на машине в принципе один и тот же. Он включает следующие основные операции: подготовку и аккумулирование бумажной массы; подачу бум. массы на машину; разбавление бумажной массы водой и установление необходимой концентрации, обеспечивающий нормальный процесс отлива; чистку бумажной массы от посторонних включений, узелков и воздуха; выпуск массы на сетку; отлив бумаги на сетке БДМ; прессование мокрого листа бумаги и удаление избытка воды; сушку; машинную отделку и намотку бумаги.

Готовая бумажная масса, соответствующим образом размолотая и, если требуется, проклеенная, окрашенная и содержащая минеральные наполнители, подается из массоподготовительного отдела фабрики в машинный бассейн, обеспечивающий бесперебойную работу БДМ в течение более или менее длительного времени. Из бассейна масса при концентрации 2,5-3,5% насосом подается в РУ, где смешивается оборотной водой и разбавляется в зависимости от вида бумаги до концентрации 0,1-1,3%

Разбавленную бумажную массу очищают от посторонних включений минерального и волокнистого происхождения, для чего е пропускают через специальные аппараты.

Очищенную бумажную массу по распределительному желобу или трубам направляют к напорному ящику, откуда она под определенным напором непрерывно вытекает на сетку БДМ.

Бесконечная сетка машины движется с большой скоростью, достигающей у современных машин 800-1000 м/мин. На сетке из разбавленной волокнистой суспензии формируется полотно бумаги и удаляется из него избыточная вода сначала за счет свободного отекания массы на регистровой части машины, усиливаемого отсасывающим действием регистровых валиков, затем под вакуумом на отсасывающих ящиках и, наконец, под давлением в гауч-прессе.

Пройдя сеточную часть машины, бумажное полотно с содержанием сухого вещества около 15-20% поступает в прессовую часть, где оно подвергается дальнейшему уплотнению и обезвоживанию до сухости 30-40% методом механического обжатия влаги между прессовыми валами на упругой подкладке из шерстяной ткани. Затем бумага подвергается сушке.

Сушильная часть машины состоит из батареи цилиндров, обогреваемых паром, через которые проходит бесконечное полотно бумаги, прижимаемое к их поверхности сукном. Пройдя сушильные цилиндры, сухой бумажный лист охлаждается на холодильном цилиндре и поступает в машинный каландр, где подвергается машинной отделке, приобретая необходимую степень гладкости и уплотнения. После этого готовая бумага наматывается в виде бесконечной ленты на накате. Здесь заканчивается процесс выработки бумаги на БДМ. Дальнейшая отделка бумаги и разрезание её на рулоны или на листы производится в отделочном цехе. Вода, освобождающаяся в сеточной и прессовой частях бумагоделательной машины, собирается и снова используется в производстве как оборотная для разбавления массы перед машиной и на других стадиях производства.

Цель работы системы регулирования - поддержания выходного параметра, в соответствии с заданием, которое в свою очередь определяет оператор. В случае если выходной сигнал отклоняется от заданного, то после датчика на поступает на сумматор, в котором образуется сигнал ошибки, поступающий на И.М., а он в свою очередь действует на РО. Что приводит к изменению выходного сигнала, соответствующего заданию.

Если выходная величина удовлетворяет заданным параметрам, то система работает без изменений, до отклонения параметра.



2. Составление и описание функциональной структуры САР

Функциональная структура - это структура, элементами которой являются функции, а связи отражают порядок их реализации в системе. Функциональные схемы изображаются в виде прямоугольников, соединенных линиями со стрелками, указывающими направление сигналов. Каждый отдельный прямоугольник на функциональных схемах отображает элемент, играющий конкретную роль в системе.

Рассмотрим типовую функциональную структуру дискретной системы управления с управляющим вычислительным комплексом (УВК). Измерительная система технологического параметра осуществляет преобразование физической величины Y(t) в токовый сигнал I(t),mA. Этот сигнал поступает в УВК. С помощью специальной программы с определенной дискретностью производится коммутация этого сигнала аналого-цифровым преобразователем (АЦП). Далее выполняется опрос кода АЦП и преобразование кода в действительное значение технологического параметра Y[t] с использованием функциональной зависимости показаний датчика от величины измеряемого параметра. С целью устранения шумов производится фильтрация полученного значения параметра. Программы, реализующие функции опроса, коммутации и фильтрации, осуществляют первичную обработку информации.

После первичной обработки информации в соответствии с принятым алгоритмом управления рассчитывается управляющее воздействие X[t], соответствующее положению регулирующего органа или его приращения. Это значение пересчитывается либо в длительность включения интегрирующих исполнительных устройств, либо в величину кода. После чего программно реализуется вывод этих значений на выходные модули устройства связи с объектом (УСО). В соответствии с выходными сигналами УСО устройства локальной автоматики совместно с исполнительным механизмом устанавливают регулирующий орган в заданное положение X(t)(ДPn, МПа).

3. Исследование свойств объекта регулирования по каналам регулирования по каналам управления и возмущения по его математической модели в виде передаточной функции

Рассмотрим объект регулирования в виде «черного ящика». Входными воздействиями объекта будут: управляющее и возмущающее воздействия, а выходной переменной - управляемая переменная объекта.

Размещено на

Рис. 2. Модель объекта регулирования в виде «черного ящика»

Пусть передаточная функция объекта имеет вид:

(1)

где к_о - коэффициент передачи объекта;

Т_о - постоянная времени объекта;

ф _о- запаздывание информации по рассматриваемому каналу.

Дифференциальное уравнение, соответствующее модели вида (1) будет представлено выражением:

(2)

Пусть объект регулирования представляет собой участок напускном устройстве, включая смесительный насос, и участок напускного устройства. Требуется поддерживать постоянное значение температуры бумажной массы. Канал передачи управляющего воздействия - «изменение степени открытия клапана на потоке воздуха- изменение температуры бумажной массы в напускном устройстве», канал передачи возмущающего воздействия - «Изменение давления пара - Изменение температуры бумажной массы в напускном устройстве». Управляемая переменная объекта - изменение температуры бумажной массы в напускном устройстве ДТ(t), ^оС.;

управляющее воздействие - изменение степени открытия клапана на потоке воздуха, %;

возмущающее воздействие - изменение давления пара,МПа.

Размещено на

Рис. 3. Модель объекта регулирования в виде «черного ящика» для рассматриваемого примера

Передаточная функция ОР по к...