Параметрическая идентификация динамических характеристик процесса формования изделий из композитов в автоклаве (стр. 1 из 3)
Федеральное агентство по образованию
Уфимский государственный авиационный
технический университет
Кумертауский филиал
Кафедра Промышленная автоматика
Курсовая работа
Тема: Параметрическая идентификация динамических характеристик процесса формования изделий из композитов в автоклаве
Кумертау – 2011
Содержание
1. Выбор структуры АСУ ТП
2. Идентификация объекта
3. Калибровка технологического оборудования и измерительных средств
4. Неисправности и способы их устранения
5. Рассмотрим замкнутую и разомкнутую системы с помощью matlab
6. Проверка качества САУ
Литература
Приложение
1. Выбор структуры АСУ ТП
При разработке проекта использованы следующие научно исследовательские работы:
Разработка техпроекта и изготовление модулей системы контроля и регулирования температур для производства изделий вертолета из композиционных материалов.
Изыскание метода нагрева и разработка конструкторской документации опытного образца установки и технологического процесса формования каркаса из полимерных композиционных материалов изделия 226.
В соответствие с требования технического задания (ТЗ) выбор структуры АСУТП определяется необходимостью использовать АСУ ТП как типовой элемент автоматизации производства с объемом обрабатываемой информации, достаточной для обслуживания участка цеха с однородным технологическим оборудованием (ТО).
Ведение операций на ТО предполагает включение нагрева, выход на заданный режим за определенное время, поддержание в течение установленного по технологии времени заданной температуры при заданном вакууме в пневмосистеме. Необходимо бывает также изменение по программе вакуумирования. Во время ведения операции и в аварийной ситуации необходимо управлять исполнительными устройствами, а также и воспринимать и инициативные сигналы.
Автоматизированными функциями АСУ ТП поэтому являются следующие:
-формирование и хранение ШИМ сигналов для регулирующих воздействий для получения заданной величины параметра техпроцесса;
-формирование дискретных управляющих воздействий на исполнительные устройства;
-регистрация параметров техпроцесса на машинописном протоколе;
-отображение оперативной информации;
-регистрация и индикация временных интервалов и реального времени ведения техпроцесса;
-прием и обработка инициативных сигналов;
-коммутация и преобразование в цифровую форму сигналов с датчиков;
-пуск и остановка программы и оперативный ввод значения.
Эти функции определяют весь объем внешних связей АТП. Для реализации этих функций АСУТП выполняет следующие внутренние функции:
- линеаризацию зависимости результирующего кода от физического параметра;
- хранение задания в цифровой форме в течение техпроцесса;
- усреднение в заданном интервале времени значений контролируемого параметра ;
- вычисление интегральной составляющей регулирующего воздействия;
- вычисление пропорциональной составляющей регулирующего воздействия;
- накопление данных о текущих параметрах;
- формирование протокола с выводами о конечном результате ведения операции с конкретной деталью;
- диспетчеризация и временная синхронизация работы АСУ ТП.
Для обеспечения этих функций выбрана структура АТП на базе многоканальных термоэлектрических преобразователей типа ТХК и диалоговычислительного комплекса Пентиум-4.
Устройства ввода-вывода дискретных сигналов, микроконтроллер SLC– 500 таймер, ТХК, регулятор температуры ЦРТ.
В качестве средств ЭВМ в состав АТП.
По сравнению с двухпозиционными регуляторы обеспечивают более высокую точность регулирования, т.к. организуется возможность выключения и включения нагрева при достижении нескольких частей заданной температуры, т.е. средняя мощность нагрева поставлена в зависимость не только от заданной температуры, но и от величины рассогласования достигнутой и заданной температуры.
Способ отслеживания величины рассогласования называется законом регулирования.
В ТХК выбран пропорционально-интегральный закон, регулирования (ПИ).
ПИ - закон описывается выражением
,где У - регулирующее воздействие регулятора;
X - регулируемая величина;
К - коэффициент пропорциональности;
Т - постоянная времени интегрирования.
ПИ - закон регулирования позволяет уменьшить или увеличить скорость изменения тока нагревательного элемента соответственно подходе или удалении от заданного значения температуры нагревательного элемента, что позволяет избежать перерегулирования при дестабилизирующем воздействии на объект. При значительном отклонении температуры нагревателя qн от заданного значения температуры qз при qн<qз ток через нагревательный элемент максимальный и скорость нарастания температуры максимальная.
При подходе к qз среднее значение тока падает, скорость увеличения qNпадает, предотвращая заброс температуры.
Получение пропорциональной части ПИ закона регулирования организовано по методу широко-импульсной модуляции мощности нагревателя, при котором длительность включенной состояние нагревателя и, следовательно, мощность нагрева остановится пропорциональная коду отклонения регулируемой температуры от заданной.
Алгоритм получения интегральной составляющей реализован в ЭВМ на базе решения дифференциального уравнения передаточной функции апериодического звона.
,где qП - qу - текущее отклонение температуры процесса отправки;
К - коэффициент усиления;
Т - постоянная времени интегратора.
С помощью изменения Кд коэффициента при интегральной составляющей и Т постоянной времени интегрирования возможен по оптимальной переходной характеристики регулятора объекта.
Функционирование АТП связано с приёмом обработкой и выдачей дискретных сигналов.
По условиям техпроцесса в нормальных и аварийных ситуациях бывает необходимо воздействовать на то или другое исполнительное устройство. Такими устройствами могут быть двухпозиционные ключи, включающие звуковую и световую сигнализацию при аварии, и задающие сигналы на срабатывание пневмоклапанов для измерения давления в пневмосистеме.
Программное управление состояниями двухпозиционных ключей осуществляется через модули кодового управления (МКУ). В качестве УВК предусмотрено наличие двух 32-каналъных модуль МКУ.
При функционировании ТП бывает необходимость фиксировать факт изменения состояния инициативного объекта адрес устройства, в котором изменилось состояние.
Функционирование АТП связано с приемом, обработкой и выдачей дискретных сигналов.
По условиям техпроцесса в нормальных и аварийных ситуациях бывает необходимо воздействовать на то или другое исполнительное устройство. Такими устройствами могут быть двухпозиционные ключи, включающие звуковую и световую сигнализацию при аварии, или подающие сигналы на срабатывание пневмоклапанов для изменения давления в пневмосистеме.
Программное управление состояниями двухпозиционных ключей осуществляется через модули кодового управления (МКУ). В составе АТП предусмотрено наличие двух 32-канальных модулей МКУ.
При функционировании АСУ ТП на базе УВК бывает необходимо фиксировать факт изменения состояния инициативного объекта и адреса устройства, в котором изменилось состояние.
Необходимость возникает в регламентной ситуации, когда, например, пуск программы надо осуществить при готовности к началу операции всех составных частей АСУ ТП.
Для связи ЭВМ с магистралью АТП, следовательно, всеми модулями, входящие в состав АТП предназначен контроллер программируемый SHC- 500 интерфейс ИЭ - 6О, выполненный в виде ячейки, вставляемой в блок сопряжения П – 4.
В канале ЭВМ адреса и данные передаются последовательно по времени по одним и тем же шинам КДА от ИЭ-60 к контроллеру адреса и данные передаются в параллельном ходе по разным шинам и с разнесением по времени.
Контроллер выполняет следующие функции:
- программный обмен данным между магистралью АТП и ЭВМ по 16-разрядным шинам, при котором передача адреса прямая, а передача функции Р - через память контроллера, куда она заносится предыдущей командой;
- прерывание программы ЭВМ по запросам 13 модулей с выдачей на шину данных адрес - вектора прерывания старшего по приоритету запроса;
- пересылку данных в память ЭВМ по 6-ти запросам, старшим по приоритету.
- общий регламент функционирования АТП АСУ ТП определяется требованиями техпроцесса проведения той иди иной операции и задается рабочей программой П – 4.
Регламент функционирования ТП видоизменяется в зависимости от цели применения. Можно различить следующие цели применения:
- идентификация объекта регулирования;
- калибровка технологического оборудования (ТО) и измерительных средств;
- выполнение основного алгоритма техпроцесса;
- идентификация аварийной ситуации
Использование АТП в качестве типового проектного решения (ТПР) для различных ТП определяет даль его применения при идентификации объекта, т.е. для правильного выбора коэффициентов К1 и К2 пропорциональной и интегральной частей регулирующего воздействия в зависимости от инерционных свойств конкретного технологического оборудования (в дальнейшем - объекта).
2. Идентификация объекта
Регламент при идентификации объекта следующий:
а) вводится задание, достаточное для достижения температуры; равной 2/2 qмах - мах. значение по технологии температуры объекта (ТО);
б) Заверяется температура нагретого объекта qоб1, после чего температура задания qзад программно уменьшается до нуля на каналах регулятора, обслуживающих исследуемый объект.
Объект свободно охлаждается. Температура объекта при этом изменяется со временем по закону: