Моделювання роботи САР температури у рудотермічній печі

 

Регулятор обирається по відомим характеристикам об’єкту регулювання та збурення. З прийнятною для практичних цілей точністю рудотермічну піч можна апроксимувати статичним об’єктом із запізненням.

                                   (2.1)

Головною умовою при виборі регулятору і розрахунку його налаштувань є якість регулювання, котра забезпечує точність підтримання режиму і його економічну ефективність. Вибір регулятору заключається в виборі закону регулювання і його параметрів. Для регулювання температури у РТП обираємо ПІ-регулятор із аперіодичним процесом регулювання. Передаточною функцією ПІ-регулятора є:

                                 (2.2)

Для подальшого розрахунку визначимо параметри об’єкту регулювання.

T_об=3/60=0,05 хв

Також визначимо значення чистого запізнення τ_об:

τ_об=0,05·3=0,015 хв

Підставимо розраховані значення в передаточну функцію об’єкту регулювання.

Розрахуємо величину відносного запізнення:

τ_об/T_об=0,015/0,05=0,3

Обираємо за графіками на рисунку 2.12 значення динамічного коефіцієнту регулювання R_д=0,45.

Рисунок 2.12 - Динамічні коефіцієнти для різних типів регуляторів

1 – И-регулятор, 2 – П-регулятор, 3 – ПИ-регулятор, 4 – ПИД-регулятор,

що реалізують оптимальні перехідні процеси: 1) аперіодичний, 2) з 20%‑вим перерегулюванням, 3) з min òx²dt.

Визначимо коефіцієнти регулятора:

                                          (2.3)

                                  (2.4)

Підставимо розраховані значення в передаточну функцію ПІ-регулятора:

Виконаємо модель системи в пакеті Matlab Simulink, модель наведена на рисунку 2.9.

Підставимо розраховані значення коефіцієнтів передаточних функцій об’єкту і регулятора та запустимо симуляцію технологічного процесу. Отриманий графік регулювання тиску наведено на рисунку 2.10.

 

 
Рисунок 2.9 - Модель системи регулювання температури у РТП

 

Рисунок 2.10 - Графік регулювання температури у РТП

 

За отриманим графіком регулятор має занадто високий коефіцієнт підсилення, через що в перший момент часу отримано стрибкоподібне значення регулювання тиску, регулятор досягає усталеного рівня тиску за 200 секунд, що не відповідає заданим параметрам технологічного процесу. В Matlab є вбудовані інструменти для оптимізації параметрів регулятору по заданій формі перехідного процесу. Для вирішення завдань оптимізації параметрів регулятора добавимо в модель блок «Check Step Response Characteristic». Перед початком виконання оптимізації замість числових коефіцієнтів регулятору підставимо kp та ki. Об’явимо ці змінні в Matlab за допомогою команд kp=1 та ki=0.03. Після налаштування блоку «Check Step Response Characteristic» отримаємо графік оптимізованого процесу із наступними коефіцієнтами ПІ-регулятору, що наведені на рисунку 2.11.

Рисунок 2.11 – Графік оптимізації параметрів регулятору

 

В результаті оптимізації були отримані наступні коефіцієнти ПІ-регулятору:

K_p=0,156

K_i=0,0343

В результаті оптимізації коефіцієнтів ПІ-регулятора отримано наступний графік регулювання тиску, що наведений на рисунку 2.12.

Рисунок 2.12 - Графік регулювання температури у РТП із збуренням

Висновки основної частини

 

1) Скомпоновано УОК в якості системи регулювання температури у електричній рудотермічній печі та підібрані датчики та виконавчі механізми даної системи.

2) Обрано тип регулятору, розраховані та оптимізовані параметри регулятора тиску.

 

ОХОРОНА ПРАЦІ

 

У даному дипломному проекті розглядається питання розробки автоматизованої системи регулювання температури у електричній рудотермічній печі.

У системі використовується мікропроцесорна техніка - багато-функціональні мікропроцесорні комплекси (УОК), ПЕВМ, а також датчики і вторинні прилади. У зв'язку з цим в даному розділі будуть розглянуті питання охорони праці відносно ділянки АСУТП, а саме - захист від поразки електричним струмом при роботі в приміщенні мікропроцесорної техніки, аналіз шкідливих і небезпечних виробничих чинників ділянки і відповідно до цього заходи щодо їх усунення, питання пожежної безпеки.

Всі ці питання продиктовані законом України «Про охорону праці», у якому говориться, що:

“Проектування виробничих об'єктів, розробка нових технологій, знарядь виробництва, засобів колективного і індивідуального захисту, повинні проводитися з врахуванням вимог про охорону праці.”