Анализ смесителя как объекта управления и автоматизации

Лабораторная работа №3

Синтез и анализ системы автоматического управления смесителем

 

                                                     

 

Выполнил: ст. гр. 4/35 Смирнов И.С.

Проверил: доцент каф. ТКиА, к.т.н. Невиницын В.Ю.

 

                                             Иваново 2020

Содержание

1. Анализ смесителя как объекта управления и автоматизации. 4

1.1 Разработка концептуальной модели объекта. 4

1.2 Математическое описание емкостного смесителя. 5

2. Синтез системы управления объектом. 6

3. Синтез системы управления смесителем. 7

3.1 Структурный синтез системы управления. 7

3.2 Алгоритмический синтез системы управления. 7

3.3 Параметрический синтез системы управления. 8

4. Программные средства моделирования системы управления объектом. 10

5. Моделирование системы управления объектом. 11

Вывод. 16

 

 

Цели работы: приобретение умений и навыков синтеза систем автоматического управления объектом и анализа системы с применением методов математического моделирования.

Исходные данные:

Табл. 1 Таблица исходных данных

№ варианта	Свх, кмоль / м^3	v1, м^3/мин	v2, м^3/мин	Vc, м^3
13	2	0,06	0,3	4

                  

 

 

Анализ смесителя как объекта управления и автоматизации

Разработка концептуальной модели объекта

Объектом автоматизации и управления является емкостной аппарат идеального перемешивания с двумя входными потоками жидкости и выходным потоком со свободным истечением

Рис. 1 Принципиальная схема аппарата

В аппарат емкостного типа с интенсивно работающей мешалкой подаются две жидкости, расходы, концентрации полезного компонента которых равны соответственно v₁, Свх и v₂. Выходящий поток жидкости имеет состав С. Рабочий объем аппарата V_c. Расход выходящего потока v определяется скоростью свободного истечения.

Назначение: смешивание двух потоков жидкости с различными концентрациями полезного компонента.

Цель: получить заданное значение концентрации полезного компонента.

Входные переменные: входная концентрация, и входные расходы C_вх, v₁ и v₂ соответственно

Переменные состояния: объем вещества в аппарате, расход на выходе и выходная концентрация V, v и C соответственно. Уровень жидкости в смесителе (h) – является внутренней переменной, характеризует общее количество жидкости в аппарате.

Основной показатель эффективности и критерий эффективности

Показатель эффективности: .

Критерий эффективности:

 

Синтез системы управления смесителем

Программные средства моделирования системы управления объектом

На данном этапе анализа объекта была разработана математическая модель. Листинг программы MahtCad  представлен ниже:

Вывод

В ходе выполнения данной лабораторной работы, провели анализ и исследовали свойство смесителя как объекта управления и автоматизации. Выбрали регулирующие воздействия и наиболее сильные возмущения, составили структурную схему объекта.

Была предложена функциональная схема автоматизации, Выбрали ПИ закон регулирования, в силу отсутствия в данном законе статической ошибки, его широкому распространению и легкости его применения. В соответствии с данным законом рассчитали настройки для двух регуляторов.

В завершении провели исследование системы на инвариантность, ковариантноть и устойчивость. Можно сделать вывод, что данная система управления инвариантна к изменению входной концентрации при 20-ти процентном изменении данного параметра. Кроме того она ковариантна с двумя заданиям (концентрации и уровню). При подаче фиксированного возмущения по каналу управления концентрацией было проведено изменение  коэффициента передачи (в сторону увеличения и уменьшения его значения на 20%) и даже с таким воздействием система справилась, а значит данная система управления является робастной.

 

Лабораторная работа №3

Синтез и анализ системы автоматического управления смесителем

 

                                                     

 

Выполнил: ст. гр. 4/35 Смирнов И.С.

Проверил: доцент каф. ТКиА, к.т.н. Невиницын В.Ю.

 

                                             Иваново 2020

Содержание

1. Анализ смесителя как объекта управления и автоматизации. 4

1.1 Разработка концептуальной модели объекта. 4

1.2 Математическое описание емкостного смесителя. 5

2. Синтез системы управления объектом. 6

3. Синтез системы управления смесителем. 7

3.1 Структурный синтез системы управления. 7

3.2 Алгоритмический синтез системы управления. 7

3.3 Параметрический синтез системы управления. 8

4. Программные средства моделирования системы управления объектом. 10

5. Моделирование системы управления объектом. 11

Вывод. 16

 

 

Цели работы: приобретение умений и навыков синтеза систем автоматического управления объектом и анализа системы с применением методов математического моделирования.

Исходные данные:

Табл. 1 Таблица исходных данных

№ варианта	Свх, кмоль / м^3	v1, м^3/мин	v2, м^3/мин	Vc, м^3
13	2	0,06	0,3	4

                  

 

 

Анализ смесителя как объекта управления и автоматизации