Здесь можно найти учебные материалы, которые помогут вам в написании курсовых работ, дипломов, контрольных работ и рефератов. Так же вы мажете самостоятельно повысить уникальность своей работы для прохождения проверки на плагиат всего за несколько минут.
ЛИЧНЫЙ КАБИНЕТ 

Здравствуйте гость!

 

Логин:

Пароль:

 

Запомнить

 

 

Забыли пароль? Регистрация

 
Поиск учебного материала на сайте
Поиск по названию работы
Поиск по тексту работы

Повышение оригинальности

Предлагаем нашим посетителям воспользоваться бесплатным программным обеспечением «StudentHelp», которое позволит вам всего за несколько минут, выполнить повышение оригинальности любого файла в формате MS Word. После такого повышения оригинальности, ваша работа легко пройдете проверку в системах антиплагиат вуз, antiplagiat.ru, РУКОНТЕКСТ, etxt.ru. Программа «StudentHelp» работает по уникальной технологии так, что на внешний вид, файл с повышенной оригинальностью не отличается от исходного.

Результат поиска


Наименование:
курсовая работа Системы управления технологическими процессами и информационными технологиями

Информация:

 Тип работы: курсовая работа. Добавлен: 28.08.2014. Год: 2014. Страниц: 13. Уникальность по antiplagiat.ru: < 30%

Описание (план):





Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
Красноярский торгово-экономически институт



Кафедра инженерных дисциплин и оборудования







Контрольная работа по курсу

«СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ ПРОЦЕССАМИ
И ИНФОРМАЦИОННЫМИ ТЕХНОЛОГИЯМИ»





Фамилия: Моторина .
Имя: Екатерина .
Отчество: Михайловна .
Факультет: технологии общественного питания
Группа:ТОП 05-1Б .
№ зачетной книжки___
Проверил______
Дата______













Красноярск 2010

Содержание


































Вопрос 2.6. Основные характеристики элементов АС в динамическом режиме


Динамический режим работы автоматической системы регулирования
Различают два основных режима САУ:
    установивший (статический) режим работы, при котором составляющие вектора состояния системы не зависят от времени их измерения;
    динамический режим работы САУ, при котором составляющие вектора состояния системы являются некоторыми функциями времени.
Операторная форма записи дифференциальных уравнений, передаточная функция.
Уравнения, описывающие поведение автоматической системы в динамическом режиме, записываются обычно в интегральном или дифференциальном виде.
Для упрощения решения дифференциальных и интегральных уравнений введём следующие обозначения:

где p- оператор Ла-Пласа.
Тогда операцию интегрирования можно записать:

При увеличении кратности интегрирования конечное уравнение примет вид.

При некоторых условиях оператор р представляет собой не только символ, но и число с которым можно производить алгебраические действия. В результате решение дифференциальных и интегральных уравнений можно свести к решению обычных алгебраических уравнений.
Используя специальные преобразования при решении этих алгебраических уравнений, можно найти функциональные зависимости между различными величинами.
В результате использования операторной формы записи между входными и выходными величинами для каждого элемента можно составить уравнение в следующем виде:

где D и М – операторные полиномы или многочлены от (р).

Отсюда
Для динамического режима сигналы обозначаются прописными буквами.
Типовые динамические звенья
Для анализа САУ используют метод декомпозиции. Для этого система автоматического управления разбивается на динамические звенья.
Динамическим звеном называют устройство любого физического вида и конструктивного оформления, представленное определенным дифференциальным уравнением.
В соответствии с определением классификация динамических звеньев производится по виду дифференциального уравнения, а именно, по его порядку. Так как одними и теми же дифференциальными уравнениями могут описываться устройства любого типа (электрические, электромеханические, гидравлические, тепловые) то такое предположение позволяет использовать для проектирования различных устройств одинаковые подходы.
Динамическое звено можно представить в виде "черного ящика" на который воздействуют управляющее воздействие и внешнее возмущение . Реакция звена на эти воздействия определяется как .

Рис. 1 - Представление динамического звена
В звеньях интегрирующего типа линейной зависимостью связаны производная выходной величины и входная величина в установившемся режиме.
.
Для таких звеньев справедливо равенство
.
Коэффициент пропорциональности в этом случае называют добротностью системы.

Рис. 2 - Статические характеристики звеньев статического (а) и интегрирующего (б) типа
Основные характеристики
Как отмечалось выше классификация динамических звеньев производится по виду дифференциального уравнения, описывающего поведение звена в динамических режимах работы САУ. Однако вид дифференциального уравнения не является единственным признаком, по которому проводится сравнение динамических звеньев. Для этого используются следующие характеристики:
    Дифференциальные уравнения движения динамического звена.
    Передаточные функции ;
    Временные характеристики, к которым относятся:
    переходная функция или переходная характеристика ,
    импульсная передаточная функция или функция веса ,
    Частотные характеристики, к которым относятся:
    амплитудно-частотные характеристики,
    амлитудно-фазовые частотные характеристики,
    логарифмические частотные характеристики.
Дифференциальные уравнения движения динамического звена, его передаточные функции и частотные характеристики подробно рассмотрены в предыдущих разделах курса.
Временные характеристики
Временные характеристики определяют вид изменения выходного сигнала при подаче на вход звена типового управляющего воздействия. Это позволяет сравнивать свойства звеньев в динамических режимах работы. Временные свойства звена определяются его переходной и импульсной переходной характеристиками.
Переходная функция или переходная характеристика представляет собой переходный процесс на выходе звена, возникающий при подаче на его вход скачкообразного воздействия при величине скачка, равного единице. Такое воздействие называется единичной ступенчатой функцией. и обозначается ,
что соответствует следующим условиям:
.

Рис. 3 - Единичная и переходная функции
Изображение единичной ступенчатой функции определяется как
.
Чтобы определить изображение переходной функции при известной передаточной функции звена необходимо выполнить следующую операцию:

Ступенчатая функция представляет собой распространенный вид входного воздействия в САУ. К такому виду воздействия сводятся возрастание момента на валу двигателя, мгновенное изменение задания на частоту вращения двигателя.
Функция веса или импульсная переходная характеристика представляет собой реакцию звена на единичную импульсную функцию. Единичная импульсная функция, или – функция, представляет собой производную от единичной ступенчатой функции. То есть
.
Дельта-функция тождественно равна нулю во всех точках, кроме , где она стремится к бесконечности.
Основное свойство дельта-функции состоит в том, что
,
то есть она имеет единичную площадь.
Нетрудно установить, что изображение дельта-функции определяется как
.
Изображение функции веса определяется как:

Очевидно, что изображение передаточной функции совпадает с передаточной функцией звена или САУ.

Рис. 4 - Дельта-функция и функция веса (импульсная переходная характеристика)
Основные типовые динамические звенья
Большинство сиcтем может быть представлено совокупностью относительно звеньев с передаточными функциями невысокого порядка. Такие звенья называются типовыми.
Типовым называется такое звено, которое описывается дифференциальным уравнением не выше второго порядка. К таким звеньям относятся:
    безинерционное звено – звено нулевого порядка,
    апериодическое звено – звено первого порядка,
    интегрирующее звено – звено первого порядка,
    дифференциальное звено – звено первого порядка,
    колебательное звено – звено второго порядка.


Безинерционное звено
Уравнение движения для безинерционного звена имеет вид .
Выполняя над этим уравнением преобразование Лапласа получаем выражение для передаточной функции звена следующего вида:
Для нахождения временных характеристик звена определим его реакцию на единичное ступенчатое воздействие. Изображение переходной функции определяется как
.
Выполняя обратное преобразование изображения переходной характеристики , получаем:
Выполняя аналогичные преобразования над изображением весовой функции, получаем выражение для определения весовой функции .

Для построения частотных характеристик звена воспользуемся выражением для его комплексной передаточной функцией вида:
Исходя из этого, амплитудно-частотна характеристика звена представляется точкой на комплексной плоскости.
Логарифмическая частотная характеристика представляется прямой параллельной оси частот. Это следует из выражения для определения логарифмической частотной характеристики вида: .
Апериодическое звено
Уравнение движения для безинерционного звена имеет вид .
Выполняя над этим уравнением преобразование Лапласа получаем выражение для передаточной функции звена следующего вида:
Для нахождения временных характеристик звена определим его реакцию на единичное ступенчатое воздействие. Изображение переходной функции определяется как
.
Корни характеристического уравнения определяются как
.
Выполняя обратное преобразование изображения переходной характеристики получаем:
.
Выполняя аналогичные преобразования над изображением весовой функции

получаем выражение для определения весовой функции .

Переходная и весовая характеристики звена приведены на рис. 5.
T
Рис. 5 - Временные характеристики апериодического звена
Для построения частотных характеристик звена воспользуемся выражением для его комплексной передаточной функцией вида:

Исходя из этого, амплитудно-частотна характеристика звена определяется как:
.
Вещественная и мнимая частотные характеристики звена определяются как


АФЧХ звена определяется как

Выражение для расчета ЛАЧХ принимает вид:
.
.
Для построения асимптотической ЛАЧХ воспользуемся выражением вида:
.
На рис. 6 приведены амплитудно-фазовая и логарифмическая частотные характеристики безинерционного звена.

Рис. 6 - Амплитудно-фазовая частотная и логарифмическая частотные характеристики апериодического звена
Интегрирующее звено
Уравнение движения для интегрирующего звена имеет вид

Выполняя над этим уравнением преобразование Лапласа получаем выражение для передаточной функции звена следующего вида:

Для нахождения временных характеристик звена определим его реакцию на единичное ступенчатое воздействие. Переходная характеристика звена определяется как
.
Весовая характеристика определяется как
.
Эти характеристики интегрирующего звена приведены на рис. 7.

Рис. 7 - Временные характеристики интегрирующего звена

Для построения частотных характеристик звена воспользуемся выражением для его комплексной передаточной функцией вида:
Исходя из этого, амплитудно-частотна характеристика звена определяется как:

Вещественная и мнимая частотные характеристики звена определяются как
.

Выражение для расчета ЛАЧХ принимает вид:

Рис. 8 - Амплитудно-фазовая частотная и логарифмическая частотные характеристики звена.
Для построения асимптотической ЛАЧХ воспользуемся выражением вида:
.
Амплитудно-фазовая и логарифмическая частотные характеристики звена показаны на рис. 8.
Дифференцирующее звено
Уравнение движения для дифференцирующего звена имеет вид

Выполняя над этим уравнением преобразование Лапласа получаем выражение для передаточной функции звена следующего вида:

Для нахождения временных характеристик звена определим его реакцию на единичное ступенчатое воздействие. Переходная характеристика дифференцирующего звена определяется как
.
На рис. 9 приведена переходная характеристика дифференцирующего звена.

Рис. 9 - Переходная характеристики звена
Для построения частотных характеристик звена воспользуемся выражением для его комплексной передаточной функцией вида:

Исходя из этого, амплитудно-частотна характеристика звена определяется как:

Вещественная и мнимая частотные характеристики звена определяются как
.


Рис. 10 - Амплитудно-фазовая частотная и логарифмическая частотные характеристики звена
Выражение для расчета ЛАЧХ принимает вид:

Для построения асимптотической ЛАЧХ воспользуемся выражением вида:
.
Амплитудно-фазовая и логарифмическая частотные характеристики звена показаны на рис. 10.
Колебательное звено
Уравнение движения для колебательного звена имеет вид ,
где – постоянная времени звена,
— коэффициент демпфирования.
Выполняя над этим уравнением преобразование Лапласа, получаем выражение для передаточной функции звена следующего вида:
Для нахождения временных характеристик звена определим его реакцию на единичное ступенчатое воздействие. Корни характеристического уравнения звена определяются как:

Для колебательного звена характерно различное распределение корней при разных комбинациях его параметров. В общем случае выражение переходная характеристика определяется выражением вида:
,
где — декремент затухания;
— частота собственных колебаний;
— начальная фаза колебаний

Рис. 11 - Временные характеристики звена
Временные характеристики колебательного звена определяются распределением корней его характеристического полинома. На рис. 11 приведены переходные характеристики колебательного звена при действительно и комплексно-сопряженны корней характеристического полинома.
Для построения частотных характеристик звена воспользуемся выражением для его комплексной передаточной функцией вида:

Исходя из этого, амплитудно-частотна характеристика колебательного звена определяется как:

Вещественная и мнимая частотные характеристики звена определяются как
.

Выражение для расчета ЛАЧХ принимает вид:

Амплитудно-фазовая и логарифмическая частотные характеристики звена показаны на рис. 12.

Рис. 12 - Амплитудно-фазовая частотная и логарифмическая частотные характеристики колебательного звена
Большинство САУ представляют собой многоконтурные структуры. Методы же анализа и синтеза разработаны для одноконтурных систем. В связи с этим возникают проблемы приведения исходной системы к одноконтурной. Для этого используется несколько правил.
Правила переноса точки отвода обратной связи.
При переносе точек отвода обратной связи необходимо сохранять равенство передаточных коэффициентов. Рассмотрим случай переноса точки отвода обратной связи по направлению прохождения информации. Исходная и преобразованная структурная схемы САУ приведены на рис. 13. Для сохранения равенства передаточных коэффициентов обеих систем вводится звено, коэффициент передачи которого равен В.

Рис. 13 - Перенос обратной связи по направлению передачи информации.
Передаточный коэффициент исходной системы

Передаточной коэффициент преобразованной системы:

При имеем, что
.
Таким образом, при переносе точки обратной связи по направлению прохождения информации, дополнительный элемент должен иметь передаточный коэффициент обратный .

Рис. 14 - Перенос точек отвода обратной связи против направления передачи информации
Для анализа случая переноса точки отвода обратной связи против направления прохождения информации рассмотрим исходную и преобразованную структурные схемы САУ. Они приведены на рис. 14. Для сохранения равенства передаточных коэффициентов обеих систем вводится звено, коэффициент передачи которого равен .
Передаточный коэффициент исходной системы

Передаточной коэффициент преобразованной системы:

При имеем, что
.
Таким образом, при переносе точки обратной связи против направления прохождения информации, дополнительный элемент должен иметь передаточный коэффициент, равный .
Другой важной операцией преобразования структурных схем является перенос сумматора. При переносе сумматора по направлению переноса информации (рис. 15) необходимо добавить звено с передаточным коэффициентом, равным коэффициенту передачи звена, через которое переносится сумматор.

Рис. 15 - Перенос сумматора по направлению прохождения информации
Справедливость этого утверждения следует из следующих преобразований. Сигнал на выходе исходной САУ определяется как
.
Сигнал на выходе САУ после проведения структурных преобразований определяется как

При равенстве сигналов на выходе исходной и преобразованной структурных схем САУ, то есть при выполнении условия . Для выполнения этого условия необходимо выполнение условия, определяемого решением уравнения вида:

Решением этого уравнения получаем, что
.
При переносе сумматора против направления прохождения информации рассмотрим исходную и преобразованную структурные схемы САУ, представленные на рис. 16.
В этом случае сигнал на выходе исходной САУ определяется как
.
Сигнал на выходе САУ после проведения структурных преобразований определяется как
.




Рис. 16 - Перенос сумматора по направлению прохождения информации
При равенстве сигналов на выходе исходной и преобразованной структурных схем САУ, то есть при выполнении условия . Для выполнения этого условия необходимо выполнение условия, определяемого решением уравнения вида:

Решением этого уравнения получаем, что
.
То есть при переносе сумматора против направления прохождения информации необходимо добавлять звено с передаточным коэффициентом, равным обратному передаточному коэффициенту звена или звеньев, через которые переносится сумматор.





Вопрос 5.9. АС защиты от значительных, но кратковременных перегрузок, а также незначительных, но длительных перегрузок


Автоматическая система защита технологического оборудования от перегрузок обеспечивает создание условий, исключающих возможность работы технологического оборудования (тэны, двигатели переменного тока и др.) в аварийных режимах работы.
В современном технологическом оборудовании существуют несколько видов перегрузок. Основным критерием перегрузки является параметр тока, протекающего через защищаемый вид оборудования. По величине данного тока перегрузка подразделяется на два вида:
- незначительная;
- значительная.
Под незначительной перегрузкой понимается такой режим работы, при котором величина тока протекающего через работающий аппарат не превышает 1,5 номинальных значений тока.
Под значительной перегрузкой понимается режим работы, при котором величина тока работающего аппарата превышает 1,5 значения номинального тока.
Необходимость защиты работающей техники объясняется её нагревом (закон Джоуля-Ленца) при прохождении тока по проводам. Любая модель любого вида технологического оборудования, при её проектировании, обязательно проверяется на тепловой баланс. (Количество тепла создаваемое электрическим током при работе оборудования должно либо равняться, либо быть меньше величины тепла отводимого естественным способом от поверхности оборудования)
В случае превышения величины тока работающего оборудования выше величины её номинального значения наступает период нагревания данного оборудования. Это объясняется тем, что часть тепла, возникающая в оборудовании, не отводится от неё, а остается внутри. Так как согласно закону Джоуля-Ленца количество тепла квадратично зависит от величины тока протекающего по электрическому проводу (ток увеличился в 1,5 раза, а тепла стало выделяться в 2,25 раза больше). В результате, с увеличением тока внутренний нагрев оборудования резко возрастает. А это в свою очередь ведёт к началу разрушения изоляционных материалов, используемых в электрической части оборудования, что приводит к угрозе, в конечном счете, к перегреву и даже возгоранию оборудования.
Помимо выше приведенной классификации перегрузки можно подразделить и по времени их действия. Здесь также имеются два вида перегрузок:
- кратковременные;
- длительные.
Критерием, определяющим вид перегрузки, является время остановки оборудования. Если за время остановки оборудования температура внешней её части достигнет значения или будет ниже температуры окружающего воздуха (или среды), то такую перегрузку можно отнести к кратковременным.
Если же за время простоя оборудования величина температуры внешней части машины не снижается до температуры окружающего воздуха, а в отдельных случаях она может и повышаться, то такую перегрузку относят к разряду длительных
Таким образом, в практике существует четыре вида перегрузок:
- незначительная и кратковременная;
- незначительная и длительная;
- значительная и кратковременная;
- значительная и длительная.
Защита от незначительных и длительных перегрузок
Данный вид перегрузки является одним из наиболее распространенным.
При подобных перегрузках эксплуатируемое оборудование находится в аварийном режиме достаточно длительное время. Так как любое оборудование имеет запас по перегрузке, то отказ данного оборудования наступает не сразу, а по истечению определенного промежутка времени. Поэтому, в качестве чувствительного элемента автоматической системы защиты (датчика) используется интегрирующий элемент. В качестве такого элемента выступает биметаллическая пластина теплового реле, которая способна аккумулировать теплоту, возникающую при превышении тока выше номинального значения.
Биметаллическая пластина при нагревании изменяет свою геометрию, в результате механических передач срабатывает контактная группа, которая размыкает электрическую цепь системы управления. В результате защищаемое оборудование отключается от питания. По прохождению определенного промежутка времени, из-за естественного охлаждения биметаллической пластины, происходит восстановление её геометрии. После этого тепловое реле, при помощи кнопки восстановления, может быть взведено в рабочее положение, что позволяет осуществить повторное включение эксплуатируемого оборудования.
Защита от значительных и кратковременных перегрузок
Данный вид перегрузки относится к перегрузкам, возникающим в результате аварийного режима работы (типа «короткое замыкание»). При подобных перегрузках защита должна быть быстродействующей, так как длительное нахождение оборудования под действием тепловых перегрузок такого значения приводит к значительным его повреждениям, а в отдельных случаях и к его разрушению.
В качестве элемента защиты в электрических схемах систем автоматической защиты могут использоваться либо плавкие вставки (предохранители), либо токовые реле. И один, и другой вид защиты имеет очень малое время срабатывания. Но оно зависит от четкого соблюдения требования по выбору величины «уставки» защиты (величина тока, при котором защита должна действовать). Очень часто персонал, отвечающий за организацию эксплуатации оборудования, осуществляет выбор параметра защиты с большим запасом по величине тока. В практике данная величина не должна превышать двух величин номинального тока (для оборудования мощностью до 1,5 – 2,0 кВт) и до 2,2 величин номинального тока (для оборудования мощностью выше 2,0 кВт). Необходимо исходить из правила: лучше лишний раз поменять плавкий предохранитель, чем вторично купить новый образец оборудования.
Токовое реле, в отличие от плавкой вставки, является многоразовым аппаратом. В данном аппарате имеется механизм, позволяющий после его срабатывания и устранения причины вызвавшей срабатывание защиты, восстановить реле в рабочее состояние.



Задача 18

Сделать расчет параметров переходного процесса автоматической системы регулирования при определенных параметрах АСР в установившемся соотношении. Ниже приводится методика подобного расчета. Рассмотреть систему, состоящую из объекта, в котором поддерживается температура с помощью двухпозиционного регулятора в заданных пределах (рис. 17). Объект является дифференцирующим звеном.

Рис. 17
Исходные данные к задаче:


Теплотехнические параметры системы: теплоемкость объекта С = 50 Дж/?С; теплообмен объекта А = 0,0835 Дж/?С, ?С; запаздывание объекта t = 20,0.

Решение:
1. Определим постоянную времени объекта
. (1)
Т = 0239
2. Определим коэффициент передачи объекта
. (2)
Коб = 0С/Дж
3. Определим количество энергии, необходимое для поддержания заданной температуры Т?.
. (3)

4. Мощность нагревательного элемента рассчитаем по формуле
. (4)

5. Определим регулирующее воздействие регулятора на объект в относительных единицах при включенном нагревательном элементе
(5)

6. Определим регулирующее воздействие регулятора на объект в относительных единицах при выключенном нагревательном элементе по формуле
(6)
7. Определим зону неоднозначности регулятора «2а» по формуле
; (7)
где – при изменении температуры в объекте на 1 ?С напряжение увеличивается на 2В
; (8)
; (9)
;
= 0,75 ? (0,7 ? 48) = 25,2 В
0С
в относительных единицах
. (10)

8. Коэффициент передачи объекта в относительных единицах
. (11)
9. Определим диапазон колебаний температуры
а) в относительных единицах
; (12)
= 0,007 +
б) в абсолютных единицах
. (13)

10. Определим положительные отклонения температуры
; (14)

. (15)

11. Определим отрицательные отклонения температуры
; (16)

. (17)

12. Определим величину отклонения среднего значения температуры от заданного значения по формуле
; (18)

. (19)

13. Определим длительность включения НЭ по формуле
. (20)

14. Определим длительность отключения НЭ по формуле
. (21)

15. Период колебания регулируемого параметра рассчитаем по формуле
Tk = t1 + t2 . (22)
Tk = 56,56 + 36,55 = 93,11 мин
16. Число переключений регулятора в единицу времени определить по формуле
. (23)


17. Построим график Т ?С=f (t) в масштабе.






















Библиографический список


1. Гусев Б. К. Системы управления технологическим оборудованием и информационными потоками / Б. К. Гусев; Краснояр. гос. торг. экон. ин-т. – Красноярск, 2008. – 164 с.
2. Клюев А. С. Автоматическое регулирование / А. С. Клюев. – М.: Энергия, 1986. – 392 с.
3. Юревич Е. И. Теория автоматического управления. – 3-е изд. – СПб.: «БХВ-Петербург», 2007.








и т.д.................

Скачать работу


Скачать работу с онлайн повышением оригинальности до 90% по antiplagiat.ru, etxt.ru


Смотреть полный текст работы бесплатно


* Примечание. Уникальность работы указана на дату публикации, текущее значение может отличаться от указанного.
© 2009...2026
WEBKURSOVIK.RU – ЭФФЕКТИВНАЯ ПОМОЩЬ СТУДЕНТУ
webkursovik@yandex.ru