Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь КАТЕГОРИИ: АрхеологияБиология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия Экология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Электрические системы автоматизации судового энергетического оборудования
Тексты лекций
Специальность 24.05.00 «Эксплуатация судовых энергетических установок»
Новороссийск 2008
О Г Л А В Л Е Н И Е В В Е Д Е Н И Е.. 5 1 ПРИНЦИПЫ РЕГУЛИРОВАНИЯ.. 7 1.1 Регулирование по отклонению... 7 1.2 Регулирование по возмущению... 9 1.3 Комбинированное регулирование. 10 2 ТИПОВЫЕ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ.. 12 2.1 Система с параллельным корректирующим устройством.. 12 2.2 Система с последовательным корректирующим устройством.. 15 2.3 Комбинированная система.. 16 2.4 Каскадные системы.. 19 3 законы регулирования.. 23 3.1 Обзор законов регулирования. 23 3.2 Формирование законов регулирования в последовательных корректирующих устройствах.. 25 3.3 Изменение сигналов на выходе последовательных корректирующих устройств. 30 4 ОБЩИЕ ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ РЕГУЛЯТОРОВ.. 37 5 РЕГУЛЯТОР С ЖЕСТКОЙ ОБРАТНОЙ СВЯЗЬЮ.... 40 6 ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ РЕГУЛЯТОРЫ С ТИПОВЫМИ ЗАКОНАМИ РЕГУЛИРОВАНИЯ.. 44 7 АВТОКОЛЕБАНИЯ В СИСТЕМАХ РЕГУЛИРОВАНИЯ С ЭЛЕКТРИЧЕСКИМИ РЕГУЛЯТОРАМИ.. 46 7.1 Автоколебания в контуре регулятора.. 46 7.2 Автоколебания в системе регулирования. 47 8 РЕГУЛЯТОРЫ С ОБРАТНОЙ СВЯЗЬЮ, ОХВАТЫВАЮЩЕЙ МОДУЛЬ НЕЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ.. 49 8.1 Регуляторы с инерционной обратной связью... 49 8.2 Регуляторы с интегрирующей обратной связью... 56 9 ЭЛЕКТРОПНЕВМАТИЧЕСКИЕ РЕГУЛЯТОРЫ... 59 10 РЕГУЛЯТОРЫ С ПЕРЕМЕННОЙ СКОРОСТЬЮ ИСПОЛНИТЕЛЬНОГО МЕХАНИЗМА.. 65 11 Системы автоматического регулирования сО следящей системой.. 68 12 следящие системы с постоянной скоростью перемещения ИМ... 73 13 следящие системы с пЕРЕМЕнной скоростью перемещения ИМ... 77 13.2.1 Энкодеры.. 82 13.2.2 Резольверы.. 84 14 УПРАВЛЕНИЕ БЕСКОНТАКТНЫМИ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯМИ ПОСТОЯННОГО ТОКА.. 87 15 Динамические свойства электрических исполнительных механизмов.. 96 16 Следящие системы с постоянной скоростью перемещения ИМ... 100 17 Следящие системы с переменной скоростью перемещения ИМ... 105 18 векторное управление БДПТ.. 112 19 НАЛАДКА ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СИСТЕМ РЕГУЛИРОВАНИЯ.. 114 19.1 Определение требований к качеству работы САР. 114 19.2 Экспериментальное определение характеристик объектов регулирования. 118 19.3 Определение оптимальных параметров настройки регуляторов. 120 19.4 Наладка по незатухающим колебаниям.. 121
19.5 Алгоритмический метод наладки.. 124 19.6 Проверка работы регулятора и уточнение настроечных параметров. 127 19.7 Наладка каскадных систем.. 129 Л И Т Е Р А Т У Р А.. 134
Принятые сокращения АОС - апериодическая (инерционная) обратная связь БДУ - блок дистанционного управления, ВР - выходной рычаг, Д - датчик, ДПИМ - датчик положения исполнительного механизма, ДУ - дистанционное управление, ДЧВЭД – датчикчастоты вращенияэлектродвигателя, З - задатчик, ЗГ - задающий генератор, ЗПИМ - задатчик положения исполнительного механизма, ЗЧВЭД – задатчикчастоты вращенияэлектродвигателя, ИОС - интегрирующая обратная связь, КУ - корректирующее устройство, КУЧВ - корректирующее устройство частоты вращения, МЗР - модуль законов регулирования, МН - модуль нечувствительности, НУ - нормирующий усилитель, НЭПП - непрерывный электропневматический преобразователь, ОР - объект регулирования, ПД - пропорционально-дифференциальный, ПИ - пропорционально-интегральный, ПИД - пропорционально-интегрально-дифференциальный, ПИКУ - пропорционально-интегральное корректирующее устройство, ПИМ - пневматический исполнительный механизм, РЕД - редуктор, РУ - релейный усилитель, РСИ - реверсивный счетчик импульсов, РЭПП - релейный электропневматический преобразователь, СЭУ - судовая энергетическая установка, У - усилитель, ЭИМ - электрический исполнительный механизм,
В В Е Д Е Н И Е
Современные средства автоматизации судового энергетического оборудования широко используют электрическую, электронную и микропроцессорную технику.
Согласно международному Кодексу подготовки, дипломирования моряков и несения вахты (ПДМНВ-78/95) судовые механики должны иметь надлежащие теоретические знания в области электронных систем управления В соответствии с данными требованиями к квалификации судовых механиков настоящие тексты лекций предназначены для курсантов и студентов, обучающихся по специальности 24.05.00 «Эксплуатация судовых энергетических установок». Тексты лекций подготовлены на базе многолетнего опыта преподавания автором дисциплины «Электрические системы автоматизации судового энергетического оборудования» на судомеханическом факультете Морской государственной академии им. адм. Ф.Ф. Ушакова. Энергетические установки современных морских транспортных судов имеют высокий уровень автоматизации, что достигается применением в системах автоматики электронной и микропроцессорной техники. Данные средства автоматики: Поэтому применение электрических средств в судовой автоматике предъявляют к судовым механикам и электромеханикам повышенные требования по умению управлять СЭУ с помощью данных средств, а также по их настройке и поддержанию работоспособности. В связи с этим, данное пособие может оказаться полезным для получения судовыми специалистами необходимых знаний в области электрических систем автоматизации судового энергетического оборудования. Электронные и микропроцессорные системы автоматизации судового энергетического оборудования, как правило, выполняются на основе фундаментальных принципов и схемных решений общей теории автоматического регулирования. Поэтому было принято целесообразным вначале рассмотреть такие общие темы как: принципы регулирования, типовые системы регулирования, законы регулирования. При этом особое внимание уделялось особенностям перечисленных тем, связанным с применением в системах автоматики электронной и микропроцессорной техники. В лекциях рассмотрены принципы построения типовых электрических и электропневматических регуляторов, применяемых на судах. Описаны их принципы действия, показано экспериментальное определение фактических конструктивных и настроечных параметров. Учитывая то, что пособие предназначено для специалистов по эксплуатации судовых энергетических установок, в него включен раздел, посвященный инженерной наладке электрических регуляторов в судовых условиях. Для понимания материала данного пособия обучаемый должен иметь необходимые знания в области техники электронных и микропроцессорных средств, материалы по которым можно найти в учебной литературе [17], [18], [25]. Кроме того, обучаемые должны знать и уметь применять понятия теории автоматического управления, используемые в данном пособии при рассмотрении схемных решений и рабочих свойств электрических систем автоматизации:
- дифференциальныеуравнения, операторные уравнения и передаточные функции элементов и систем автоматического регулирования, - структурные схемы и их преобразования, - типовые динамические звенья, - амплитудно-фазовые частотные характеристики элементов и систем автоматического регулирования, - типовые регуляторы. Графические материалы, иллюстрирующие работу электрических регуляторов, получены на компьютерных тренажерах соответствующих регуляторов, разработанных автором. 1 ПРИНЦИПЫ РЕГУЛИРОВАНИЯ
Все системы автоматического регулирования, в том числе, и судовые, строятся по одному из следующих трех принципов, определяющих устройство системы и ее фундаментальные рабочие качества:
Регулирование по отклонению Принцип регулирования по отклонению отражен в схеме системы регулирования, приведенной на рис. 1.1. Рис. 1.1 Схема системы регулирования по отклонению.
Объектом регулирования в нашем случае является какой-либо механизм или агрегат СЭУ, например, судовой паровой котел как объект регулирования давления пара. При решении задач регулирования состояние ОР характеризуется следующими переменными величинами: Для судового парового котла, как объекта регулирования давления пара: Регулирование по отклонению заключается в следующем: eX = X з – X д; - регулятор по сигналу eX изменяет регулирующее воздействие G таким об- Например, в системе регулирования давления пара в котле:
Пример работы системы регулирования по принципу отклонения показан на графиках изменения во времени величин системы, приведенных на рис. 1.2. Рис. 1.2 Переходные процессы в устойчивой системе регулирования.
Особенности регулирования по отклонению: - системы регулирования, работающие по данному принципу, являются - ошибка регулирования в данной системе принципиально неустранима,поскольку регулирующее воздействие формируется только по ошибке (отклонению) eX; - измерение регулируемых величин (давления, уровня, температуры, частоты вращения и др.) производится более простыми техническими средствами, чем измерение возмущений ОР (для регулирования по возмущению). Рассмотрим проблему устойчивости системы регулирования. В переходных процессах для увеличения нагрузки объекта F, приведенных на рис. 1.2, величины системы G и X с течением времени принимают постоянные значения. Это соответствует устойчивой работе САР. Однако параметры регулятора могут быть подобраны неверно или измениться в процессе эксплуатации САР, и регулирующее воздействие будет изменяться слишком сильно или несвоевременно. В результате при изменении нагрузки объекта величины системы не примут постоянные значения, а будут, например, изменяться колебательно с возрастающей амплитудой так, как это показано на рис. 1.3. Следовательно, САР работает неустойчиво и является неработоспособной. Проблема устойчивости является весьма существенной, и ее решению посвящена целый раздел теории автоматического управления. Однако, эта проблема, как правило, решается успешно и не является препятствием для того, чтобы САР, использующие принцип отклонения, получили наибольшее распространение во всех областях техники, включая судовую.
Рис. 1.3 Переходные процессы в неустойчивой системе регулирования.
Регулирование по возмущению
Регулирование по возмущению производится в соответствии со схемой системы, приведенной на рис. 1.4.
Рис. 1.4 Схема системы регулирования по возмущению.
Регулирование по возмущению заключается в следующем: - регулятор по сигналу F д изменяет регулирующее воздействие G таким об-
Например, при регулировании по возмущению давления пара в котле увеличение расхода пара из котла на 50% должно вызвать одновременное увеличение регулятором расхода топлива в котел на 50% (без учета изменения полезного действия котла в зависимости от нагрузки). Особенности регулирования по возмущению: - системы регулирования, работающие по возмущению, являются разомкнутыми, следовательно, в данном случае отсутствует проблема устойчивости системы; - поскольку регулирующее воздействие формируется одновременно с возмущением на ОР, в данных САР теоретически возможно регулирование без ошибки; - регулятор реагирует только на измеряемое возмущение и не учитывает изменение других воздействий на ОР и изменение его эксплуатационных характеристик; - практически невозможно абсолютно точно установить значение регулирующего воздействия G соответственно нагрузке объекта F и получить, тем самым, требуемую точность регулирования. Последняя особенность имеет существенное значение для нейтральных ОР, когда даже небольшое несоответствие между нагрузкой и регулирующим воздействием приведет к непрекращающемуся изменению регулируемой величины, что может привести к аварии элемента СЭУ. Данный эффект показан на рис. 1.5, на котором приведен пример переходных процессов при регулировании по возмущению. Так может работать система регулирования по возмущению уровня воды в паровом котле. Из графиков переходных процессов следует, что неравенство нагрузки ОР (расхода пара из котла) и регулирующего воздействия (расхода питательной воды в котел) вызывает такое уменьшение регулируемой величины (уровня воды в котле), которое может привести к аварии котла. Вследствие рассмотренных особенностей регулирования по возмущению данный принцип в судовых системах регулирования практически не применяется.
Рис. 1.5 Пример переходных процессов при регулировании по
|
|||||||||
Последнее изменение этой страницы: 2021-12-15; просмотров: 61; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 18.218.172.210 (0.036 с.) |