Ивановский государственный химико-технологический

ИВАНОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ХИМИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ

УНИВЕРСИТЕТ

Факультет     Техники, управления и цифровой инфраструктуры                                                                           

Кафедра        Технической кибернетики и автоматики                                                                                                

Направление   15.03.04 Автоматизация технологических процессов и производств                                      

Профиль/магистерская программа Автоматизация технологических процессов и производств              

                                                                                                                         УТВЕРЖДАЮ:

                                                                                                                         Зав. кафедрой ____________

                                                                                                                         «_____» ____________ 20 г.

З А Д А Н И Е

на курсовую работу по дисциплине «Системы автоматизации и управления»

студенту Смирнову Ивану Сергеевичу   курс/группа 4/35                                                            (Ф.И.О. полно с тью)

1. Тема Разработка системы комбинированного регулирования с использованием производной от возмущения на базе агрегатного комплекса "СТАРТ". __________________________________________________________________

2. Исходные данные     Функциональная схема системы регулирования - рис.2.3б. (мет 617) Закон регулирования - ПИ. Схема включения регулятора - пятитрубная. Настроечные параметры регулятора d =150% Т_и=5мин.

3. Содержание проекта (работы)               Разработка принципиальной схемы _____ системы регулирования, описание режимов работы системы и методики перехода с одного режима на другой. Расчет параметров балластной составляющей передаточной функции регулятора, построение переходной функции регулятора, анализ динамической погрешности реализации закона регулирования. ___________________________________________________

4. Вопросы для специальной разработки           Расчет и выбор исполнительного устройства - вариант № 4                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                              

5. Руководитель работы доц. Самарский Александр Петрович                                              

                                                                        (должность, Ф.И.О.)

6. Дата выдачи задания 02.11 2020 г.                                                                                               

7. Дата предоставления законченной работы    30.12.2020 г                                                 

Руководитель                 А.П.Самарский                                                                                   

                                                                          (Ф.И.О., подпись)

Студент                     И.С.Смирнов                                                                                  

                                                                         (Ф.И.О., подпись)

 

 

Содержание

Реферат. 6

Введение. 7

1. Описание структурной и принципиальной схем комплекса технических средств 9

1.1. Структурная схема. 9

1.2. Принципиальная схема. 9

1.3. Типовые режимы работы и способы перехода между режимами. 9

2. Анализ принципиальной схемы регулятора. 11

2.1. Вывод передаточной функции ПИ-регулятора. 11

2.2 Расчёт балластных составляющих реального ПИ-регулятора. 14

2.3 Построение переходного процесса. 15

2.4 Построение частотных характеристик. Область нормальных режимов работы регуляторов. 16

3. Расчёт исполнительного устройства. 18

3.2 Расчёт пропускной способности. 18

3.3 Выбор типоразмера исполнительного устройства. 20

3.4 Выбор пропускной характеристики. 21

Заключение. 22

Список использованной литературы.. 23

 

 

Реферат

В курсовой работе по функциональной схеме системы регулирования разработаны структурная и принципиальная схемы САР на базе агрегатного комплекса «СТАРТ», описаны режимы работы САР и методика их переключения. Также на основе анализа принципиальной схемы ПИ-регулятора произведен расчёт параметров регулятора и балластных составляющих. Построена реакция регулятора на ступенчатое рассогласование с использованием математического пакета MATLAB и частотные характеристики с использованием математического пакета Mathcad.

Произведен расчёт и выбор исполнительного устройства.

Работа содержит:

· 23 страниц;

· 12 рисунков.

Использовано 3 литературных источника.

 

Введение

Проектирование систем автоматического регулирования (САР) представляет собой решение двух взаимосвязанных задач, первой из которых является задача синтеза структуры САР и второй – выбор комплекса технических средств САР.

Задача синтеза структуры САР сводится к разработке схемы взаимодействия автоматического регулятора с измерительными, преобразующими и исполнительными устройствами САР с целью обеспечения требуемого качества регулирования, удобства пуска, наладки и эксплуатации САР. Синтезированная структура САР реализуется с помощью технических средств того или иного агрегатного комплекса Государственной системы промышленных приборов и средств автоматизации (ГСП). Применение агрегатных комплексов существенно упрощает проектирование САР, поскольку состав технических средств в этом случае практически однозначно определяется структурой САР и выбранным агрегатным комплексом.

Исходными данными для решения задачи является функциональная схема объекта регулирования и алгоритм регулирования (ПИ-закон).

Рис.1. Функциональная схема комбинированного регулирования с использованием производной от возмущения.

В ходе работы разработаны структурная и принципиальная схемы САР на базе агрегатного комплекса «СТАРТ». Технические средства САР должны обеспечивать автоматический контроль технологических переменных, автоматическое регулирование и ручное дистанционное управление технологическим процессом

В пневматических САР функции контроля, автоматического регулирования и ручного дистанционного управления совмещаются в одних и тех же многофункциональных приборах. Например, вторичные измерительные приборы со встроенной станцией управления одновременно выполняют функции контроля, формирования сигналов задания и ручного дистанционного управления, а один и тот же пневмодатчик одновременно может быть использован для целей контроля и регулирования.

Для пневматических САР характерно наличие довольно широкой номенклатуры унифицированных регуляторов, которая позволяет реализовать большинство типовых алгоритмов регулирования без использования каких-либо дополнительных устройств. 

В ходе данной работы рассчитан реальный регулятор (балластные составляющие), и проведено моделирование ПИ-закона регулирования с использованием пакета прикладных математических программ MATLAB.

Также произведён расчёт и выбор исполнительного устройства (исходные данные для расчёта приведены в соответствующем разделе данной работы).

В системах автоматизации технологических процессов в большинстве случаев используются серийно изготавливаемые исполнительные устройства. Выбор конкретного исполнительного устройства производится по каталогам и другим материалам в процессе выполнения расчёта, выявляющего пригодность выбранного исполнительного устройства в заданных условиях эксплуатации. При этом должны учитываться свойства и параметры рабочей среды, протекающей через регулирующий орган, а также другие условия и требования, обусловленные спецификой технологического процесса и конкретного объекта управления.

 

Структурная схема

Исходными данными для решения задачи является функциональная схема объекта регулирования и ПИ закон регулирования (рис.1)

Рис.2. Структурная схема системы регулирования.

Принципиальная схема

Полученная структурная схема САР позволяет разработать принципиальную схему соединений технических средств.

Рис.3. Принципиальная схема системы регулирования (пятитрубная схема).

Выбор конструктивного типа

Конструктивный тип исполнительного устройства выбирается на основании информации, содержащейся в каталогах или других справочных материалах с учётом свойств и параметров технологического объекта управления. Пусть тип исполнительного устройства – двухседельное (направление потока – прямое, ).

Заключение

 

В ходе выполнения курсовой работы был проведен синтез систем автоматического регулирования. Была разработана принципиальная схема системы регулирования. После чего были описаны режимы работы системы и методики перехода с одного режима на другой. Рассчитаны балластные составляющие передаточной функции для ПИ-регулятора.  Построили передаточные функции регулятора и провели анализ динамической погрешности реализации закона регулирования.

Провели расчет исполнительного устройства, на основании которого было выбрано исполнительное устройство.

 

Список использованной литературы

 

1. Анализ и синтез аналоговых узлов пневматических систем автоматизации: Методические указания к самостоятельной работе по курсу «Технические средства автоматизации» для студентов дневного и заочного обучения специальности 21.02.00/Сост. А.П.Самарский; Иван.гос. хим.- технол. ун-т. Иваново,2004.40 с.

2. Системы контроля и регулирования на базе агрегатных комплексов СТАРТ-2 и АКЭСР-2: Методические указания к выполнению курсовой работы по курсу «Технические средства автоматизации» для студентов дневного и заочного обучения специальности 210301 /Сост.А.П.Самарский; Иван. гос. хим.-технол. ун-т. Иваново, 2008. 32с.

3. Технические средства пневматических и электронных систем автоматического регулирования: Методические указания к выполнению курсовой работы по курсу «Технические средства автоматизации» для студентов специальности 21.02.00./ИГХТУ; Сост. Самарский А.П. Иваново. 1996. 56 с

 

ИВАНОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ХИМИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ

УНИВЕРСИТЕТ

Факультет     Техники, управления и цифровой инфраструктуры                                                                           

Кафедра        Технической кибернетики и автоматики                                                                                                

Направление   15.03.04 Автоматизация технологических процессов и производств                                      

Профиль/магистерская программа Автоматизация технологических процессов и производств              

                                                                                                                         УТВЕРЖДАЮ:

                                                                                                                         Зав. кафедрой ____________

                                                                                                                         «_____» ____________ 20 г.

З А Д А Н И Е

на курсовую работу по дисциплине «Системы автоматизации и управления»

студенту Смирнову Ивану Сергеевичу   курс/группа 4/35                                                            (Ф.И.О. полно с тью)

1. Тема Разработка системы комбинированного регулирования с использованием производной от возмущения на базе агрегатного комплекса "СТАРТ". __________________________________________________________________

2. Исходные данные     Функциональная схема системы регулирования - рис.2.3б. (мет 617) Закон регулирования - ПИ. Схема включения регулятора - пятитрубная. Настроечные параметры регулятора d =150% Т_и=5мин.

3. Содержание проекта (работы)               Разработка принципиальной схемы _____ системы регулирования, описание режимов работы системы и методики перехода с одного режима на другой. Расчет параметров балластной составляющей передаточной функции регулятора, построение переходной функции регулятора, анализ динамической погрешности реализации закона регулирования. ___________________________________________________

4. Вопросы для специальной разработки           Расчет и выбор исполнительного устройства - вариант № 4                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                              

5. Руководитель работы доц. Самарский Александр Петрович                                              

                                                                        (должность, Ф.И.О.)

6. Дата выдачи задания 02.11 2020 г.                                                                                               

7. Дата предоставления законченной работы    30.12.2020 г                                                 

Руководитель                 А.П.Самарский                                                                                   

                                                                          (Ф.И.О., подпись)

Студент                     И.С.Смирнов                                                                                  

                                                                         (Ф.И.О., подпись)

 

 

Содержание

Реферат. 6

Введение. 7

1. Описание структурной и принципиальной схем комплекса технических средств 9

1.1. Структурная схема. 9

1.2. Принципиальная схема. 9

1.3. Типовые режимы работы и способы перехода между режимами. 9

2. Анализ принципиальной схемы регулятора. 11

2.1. Вывод передаточной функции ПИ-регулятора. 11

2.2 Расчёт балластных составляющих реального ПИ-регулятора. 14

2.3 Построение переходного процесса. 15

2.4 Построение частотных характеристик. Область нормальных режимов работы регуляторов. 16

3. Расчёт исполнительного устройства. 18

3.2 Расчёт пропускной способности. 18

3.3 Выбор типоразмера исполнительного устройства. 20

3.4 Выбор пропускной характеристики. 21

Заключение. 22

Список использованной литературы.. 23

 

 

Реферат

В курсовой работе по функциональной схеме системы регулирования разработаны структурная и принципиальная схемы САР на базе агрегатного комплекса «СТАРТ», описаны режимы работы САР и методика их переключения. Также на основе анализа принципиальной схемы ПИ-регулятора произведен расчёт параметров регулятора и балластных составляющих. Построена реакция регулятора на ступенчатое рассогласование с использованием математического пакета MATLAB и частотные характеристики с использованием математического пакета Mathcad.

Произведен расчёт и выбор исполнительного устройства.

Работа содержит:

· 23 страниц;

· 12 рисунков.

Использовано 3 литературных источника.

 

Введение

Проектирование систем автоматического регулирования (САР) представляет собой решение двух взаимосвязанных задач, первой из которых является задача синтеза структуры САР и второй – выбор комплекса технических средств САР.

Задача синтеза структуры САР сводится к разработке схемы взаимодействия автоматического регулятора с измерительными, преобразующими и исполнительными устройствами САР с целью обеспечения требуемого качества регулирования, удобства пуска, наладки и эксплуатации САР. Синтезированная структура САР реализуется с помощью технических средств того или иного агрегатного комплекса Государственной системы промышленных приборов и средств автоматизации (ГСП). Применение агрегатных комплексов существенно упрощает проектирование САР, поскольку состав технических средств в этом случае практически однозначно определяется структурой САР и выбранным агрегатным комплексом.

Исходными данными для решения задачи является функциональная схема объекта регулирования и алгоритм регулирования (ПИ-закон).

Рис.1. Функциональная схема комбинированного регулирования с использованием производной от возмущения.

В ходе работы разработаны структурная и принципиальная схемы САР на базе агрегатного комплекса «СТАРТ». Технические средства САР должны обеспечивать автоматический контроль технологических переменных, автоматическое регулирование и ручное дистанционное управление технологическим процессом

В пневматических САР функции контроля, автоматического регулирования и ручного дистанционного управления совмещаются в одних и тех же многофункциональных приборах. Например, вторичные измерительные приборы со встроенной станцией управления одновременно выполняют функции контроля, формирования сигналов задания и ручного дистанционного управления, а один и тот же пневмодатчик одновременно может быть использован для целей контроля и регулирования.

Для пневматических САР характерно наличие довольно широкой номенклатуры унифицированных регуляторов, которая позволяет реализовать большинство типовых алгоритмов регулирования без использования каких-либо дополнительных устройств. 

В ходе данной работы рассчитан реальный регулятор (балластные составляющие), и проведено моделирование ПИ-закона регулирования с использованием пакета прикладных математических программ MATLAB.

Также произведён расчёт и выбор исполнительного устройства (исходные данные для расчёта приведены в соответствующем разделе данной работы).

В системах автоматизации технологических процессов в большинстве случаев используются серийно изготавливаемые исполнительные устройства. Выбор конкретного исполнительного устройства производится по каталогам и другим материалам в процессе выполнения расчёта, выявляющего пригодность выбранного исполнительного устройства в заданных условиях эксплуатации. При этом должны учитываться свойства и параметры рабочей среды, протекающей через регулирующий орган, а также другие условия и требования, обусловленные спецификой технологического процесса и конкретного объекта управления.