Разработка и исследование дискретной системы автоматического регулирования, страница 2

Цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП) осуществляет преобразование дискретного сигнала на выходе ЭВМ в непрерывный, подаваемый на исполнительный двигатель, и представляется в виде формирующего элемента (ФЭ). Формирующий элемент преобразовывает мгновенные импульсы на его входе в последовательность модулированных импульсов, форма и параметры которых зависят от изменения входного сигнала.

Таким образом, сложность объектов управления, увеличение объёма перерабатываемой информации, возрастание требований к качеству работы САР обуславливает использование современных автоматизированных систем – дискретных САР, построенных на базе электронно-вычислительной техники, что вызывает необходимость преобразования в системе аналоговых сигналов в дискретные (цифровые) и наоборот. Поэтому специалист в области автоматизации технологических процессов и производств должен глубоко знать принципы и методы построения систем управления, закономерности протекающих в них процессов.

Целью курсового проекта является разработка и исследование дискретной системы автоматического регулирования, которая должна  автоматически отслеживать  и в случае необходимости,  поддерживать постоянное значения регулируемой величины с определенной (заданной) точностью.

Задача исследования дискретных САР заключается в разработке функциональной схемы, структурных схем с ПФ замкнутой и разомкнутой САР, определении Z-ПФ замкнутой и разомкнутой САР, определение устойчивости САР по разным методами, которые основаны на дискретных преобразованиях Лапласа, w-, Z- преобразований. Также в задачу входит коррекция САР в случае ее неустойчивости, построение переходного процесса и определение показателей качества.

1 Разработка функциональной и структурных схем САР

1.1 Разработка функциональной схемы САР

Функциональная схема разрабатывается по исходным данным, а именно, по дифференциальным уравнениям элементов САР. Взаимное расположение элементов в схеме зависит от входных и выходных сигналов для каждого элемента. В данной работе схема начинается из сигнала , т.е. входного сигнала  СЭ, и заканчивается сигналом , который является выходным сигналом для объекта регулирования. Измерительный элемент находится в обратной связи, т.к. для него входным сигналом является выходной сигнал системы, а выходным – сигнал, приходящий на первый элемент системы – СЭ.

Все элементы функциональной схемы изображены по стандартам ЕСКД (Приложение Е). Схема изображена на рисунке 1.1.

Рисунок 1.1 - Функциональная схема дискретной САР

  1.2 Разработка структурной схемы САР

На основе разработанной функциональной схеме строим структурную схему. Последовательность элементов сохраняется, только их изображение условное, в виде прямоугольников, с обозначением названия элементов в середине. Схема изображена на рисунке 1.2.

Рисунок 1.2 - Структурна схема дискретной САР

2 Описание принципа действия САР

Объектом регулирования разрабатываемой дискретной системы автоматического управления является трубопровод. Регулируемым параметром в данном случае может быть физическая величина протекающей по трубопроводу среды.

Данная дискретная САР является стабилизирующей системой. Принцип управления – замкнутое управление (управление по отклонению). Алгоритм управления основан на базе пропорционального закона регулирования.

Задающим воздействием является входной сигнал Xвх(t) . Возмущающим воздействием может бить любое не связанное с системой регулирования воздействие, например изменение температуры окружающей среды, протечки в трубопроводе, изменение состава  или изменение скорости протекания среды в трубопроводе.

Разрабатываемая дискретная система автоматического регулирования предназначена для непрерывного контроля и поддержания постоянным значение регулируемого параметра, равного заданному значению. Данная система состоит из следующих элементов:

Сравнивающее устройство предназначено для формирования сигнала рассогласования между фактическим и заданным значением регулируемого параметра;

Аналого-цифровой преобразователь (АЦП) осуществляет преобразование входного непрерывного сигнала в дискретный (цифровой) . При этом происходит дискретизация по времени, т.е. осуществляется выборка непрерывного сигнала в дискретные моменты времени . При исследовании ДСАР преобразователь АЦП представляется в виде идеального ключа способного мгновенно размыкаться или смыкаться генерируя на выходе последовательность импульсов типа - функции, амплитуда импульсов при этом будет пропорциональна величине непрерывного сигнала в момент мгновенного замыкания.

Цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП) при исследовании дискретной
системы представляется в виде формирующего элемента, который преобразует
мгновенные импульсы на входе в реальные модулируемые импульсы. На выходе
формирующего элемента имеем последовательность моделируемых импульсов, форма и параметры которых зависят от изменения входного сигнала. Формирующий элемент относится к непрерывной части системы, вместе с которой он образует приведенную непрерывную часть.

Цифровое вычислительное устройство (ЦВУ) - это микропроцессор, который реализует П – закон регулирования.  

Исполнительный двигатель (ИД) — приводит в движение регулирующий орган.

Редуктор (Р) преобразует и передает кинематическое воздействие от ИД к регулирующему органу;

Усилитель (У) - это устройство, предназначенное для усиления входного сигнала, поступающего с ЦАП. Далее усиленный сигнал поступает на исполнительный двигатель для последующего преобразования в соответствии с законом регулирования;

Измерительный элемент (ИЭ) предназначен для измерения фактического значения управляемой величины.