Типы регулярных регуляторов (стр. 1 из 4)
Обнинский политехникум.
Курсовой проект по предмету:
«Автоматическое управление».
Тема проекта:
«Типы регулярных регуляторов».
Учащийся Карпухин Роман Александрович.
Гр. ПО-21, IV курс.
Консультант Рыдкий Анатолий Владимирович.
Г. Обнинск, 2001 г.
Содержание.
Введение
1. Основные понятия и определения.
2. Теоретичиская часть
2.1. Интегральное звено
2.2. Дифференцирующее звено
2.3. Реальное интегральное звено
2.4. Реальное дифференцирующее звено
3. Основная теоретическая часть
3.1. Типы регулярных регуляторов
3.2. Пропорциональные регуляторы
3.3. Интегральные регуляторы
3.4. Дефференцальные регулирующие устройства
4. Практическая часть
4.1. Тестовая программа
Вывод
Список литературы
Введение.
В успешном решении экономических и социальных вопросов одним из решающих факторов является автоматизация и механизация производства.
В настоящее время технический прогресс характеризуется непрерывным ростом автоматизации производства во всех отраслях народного хозяйства. От автоматизации отдельных установок и агрегатов в настоящее время переходят к комплексной автоматизации и созданию автоматических цехов и заводов- автоматов, обеспечивающих максимальное повышение производительности труда, снижение себестоимости продукции и повышение культуры производства. Только благодаря автоматизации стало возможным осуществление ряда наиболее прогрессивных технологических прогрессов, создание новых современных видов сообщений и средств связи.
Для решения этих задач необходимо повышать технический уровень вычислительной техники, приборов и средств автоматизации на основе новейших достижений микроэлектроники, оптоэлектроники и лазерной техники; опережающими темпами развивать производство быстродействующих вычислительных комплексов, периферийного оборудования и программных средств к ним, электронных устройств регулирования и телемеханики, исполнительных механизмов, приборов и датчиков систем комплексной автоматизации сложных технологических процессов, агрегатов, машин и оборудования, а также микропроцессорной техники.
Для выполнения этих решений, разработки и эффективной эксплуатации автоматических систем регулирования необходимо знать общие законы их построения и действия, методы исследования и настройки. Эти вопросы изучает наука об автоматических системах управления, в частности один из её разделов – автоматические системы регулирования.
Простейшие автоматические регуляторы и устройства человек стал применять ещё в древнейшие времена. Так на рубеже нашей эры арабы с успехом применяли поплавковые регуляторы уровня для повышения точности показаний водяных часов. В средние века с успехом применялись центробежные регуляторы хода водяных мукомольных мельниц. В 1657 г. Гюйгенс предложил и встроил в механические часы маятниковый регулятор хода.
Однако развитие промышленных автоматических регуляторов началось лишь на рубеже XVIII и XIX столетий – в эпоху промышленного переворота в Европе.
Опыт применения регуляторов показал, что эффективность их работы нельзя рассматривать в отрыве от статических и динамических свойств объекта регулирования.
Автоматические системы регулирования.
Основные определения и понятия.
Работа любой технологической установки, агрегата или технологического объекта характеризуется различными физическими величинами, например температурой, давлением, разрежением, расходом вещества и т.п. Для обеспечения оптимального режима их работы эти физические величины должны с определённой точностью поддерживаться на заданном уровне или изменяться по определённому закону.
Рисунок 1. Система ручного регулирования температуры.
На рис.1 представлен технологический объект – сушительный шкаф, в котором должна поддерживаться постоянная температура Q, которая измеряется измерительным прибором ИП в комплекте с термометром сопротивления Rт. Сушительный шкаф имеет электрический нагревательный элемент Н, питающийся от автотрансформатора АТ. При отклонении температуры от заданного значения, например при увеличении (падении) напряжения ис в питающей сети, человек – оператор перемещает движок автотрансформатора в направлении изменения напряжения U, соответствующем восстановлению заданного значения температуры. Так осуществляется ручное регулирование объектом температуры сушительного шкафа. Принципиальная схема взаимодействия системы «объект- оператор»при ручном регулировании температуры сушительного шкафа представлена на рис.2. Входом системы по регулирующему каналу является воздействие человека-оператора Ч-О на движок автотрансформатора АТ. Выходом системы является значение Qтемпературы в сушительном шкафу.
Рисунок 2. Структурная схема системы, представленной на рис. 1.
На рис.2 видно, что выход системы ручного регулирования по воздействию связан с её входом через оператора (пунктир рис.1 и 2).Из этого следует общая идея перехода от ручного к автоматического регулированию – подать регулирующее воздействие с выхода системы на её вход через определённое техническое устройство, без человека-оператора Ч-О.
Рисунок 3. Схема автоматической системы регулирования (АСР).
На рис. 3 показан переход от ручного регулирования температуры сушительного шкафа (рис.1) к автоматического её регулированию. Температура в сушительном шкафу (рис.3) измеряется термометром сопротивления Rт, включённым в одном из плеч измерительного моста ИМ. При заданном значении температуры измерительный мост уравновешен, на вход электронного усилителя ЭУ напряжение не подаётся. При отклонении температуры от заданного значения соответственно изменяется сопротивление Rт, что вызывает разбаланс измерительного моста ИМ. На электронный усилитель подаётся напряжение разбаланса, и электродвигатель М начинает вращаться, перемещая движок автотрансформатора АТ в сторону ликвидации отклонения температуры шкафа от заданного значения. При достижении заданного значения температуры измерительный мост ИМ балансируется, электродвигатель М останавливается и система приходит в равновесное состояние.
Заданное значение температуры устанавливается путём перемещения оператором движка потециометра Rз. Потециометр Rслужит для коррекции равновесия ИМ при значении температуры в сушильном шкафу, равном заданному.
Рисунок 4. Структурная схема АСР.
На рис.4 в общем виде изображена функциональная структурная схема автоматической системы регулирования (АСР) по рис.3. Сравнивая схемы (рис. 2 и 4), видим, что в автоматической системе регулирования температуры в сушильном шкафу функции управления вместо человека-оператора осуществляет регулирующее устройство РУ, состоящее из измерительного моста ИМ, электронного усилителя ЭУ и электродвигателя М.
Комплекс технических средств (устройств), присоединяемых к регулируемому объекту и обеспечивающих автоматическое поддержание заданного значения его регулируемой величины или автоматическое изменение её по заданному закону, называют автоматическим регулятором.
Выход объекта регулирования (регулируемая величина) воздействует на вход регулятора; выход регулятора воздействует на вход объекта регулирования.
В общем случае совокупность управляемого объекта и автоматического управляющего устройства, определённым образом воздействующих между собой, называют автоматической системой. Автоматическая система с замкнутой цепью воздействия, в которой управляющее (регулирующее) воздействие вырабатывается в результате истинного значения управляемой (регулируемой) величины с заданным (предписанным) её значением, называется автоматической системой регулирования (АСР).
Процесс, посредством которого одну или несколько регулируемых величин приводят в соответствие с их постоянными или изменяющимися по определённому закону заданными значениями, достигаемое техническими средствами путём выработки воздействия на эти величины в результате сравнения их действительных значений с заданными, называется автоматическим регулированием.
Автоматическое регулирование является частным случаем более общего понятия автоматического управления.
Автоматическим управлением называется процесс, при котором операции выполняются посредством системы, функционирующей без вмешательства человека в соответствии с заранее заданным алгоритмом.
Под алгоритмом в общем случае понимается совокупность действий, Выполнение которых в определённой последовательности приводит к решению поставленной задачи. Алгоритм управления – алгоритм, определяющий процесс управления некоторым объектом.
Из рис.3 и 4 следует, что автоматическая система регулирования состоит из ряда элементов, выполняющих различные функции. (Основные элементы, из которых формируется автоматическая система регулирования, рассмотрены ниже.)
Интегрирующее звено.Выходная величина интегрирующего звена пропорциональна интегралу входной величины, т. е.
(1)Дифференциальное уравнение интегрирующего звена имеет вид
dxВЫХ / dt = kxВХ (2)
Коэффициент kназывают коэффициентом усиления (коэффициентом передачи) звена по скорости. Он численно равен скорости изменения выходной величины при единичном значении входной величины. Преобразовав дифференциальное уравнение звена по Лапласу, получим pxВЫХ(p) = kxВХ(p), откуда находим передаточную функцию звена: