Система двухпозиционного регулирования уровня

                                     Система двухпозиционного регулирования уровня

1. Цель работы

Целью данной работы являются исследования  модели системы двухпозиционного автоматического регулирования уровня сыпучего материала, определение влияния параметров системы на процесс автоматического регулирования.

2. Указания  к выполнению работы

В ряде технологических объектов текстильной промышленности возникает необходимость в стабилизации уровня сыпучих материалов. Так, например, необходимо поддерживать постоянный уровень хлопкового волокна в бункерах трепальных и чесальных машин, так как от постоянства уровня зависит ровнота материала (холста, ленты), получаемого на выходе машины.

Подача волокна в бункер часто осуществляется пневмотранспортом, а отбор (потребление) материала из бункера- рабочими органами машины.

Изменение потребление материла из бункера материала возмущающим воздействием , а изменение подачи – регулирующим воздействием.

Бункер, как объект регулирования уровня волокна, может быть описан уравнением

,                   (1)

где

S – площадь поперечного сечения бункера,

H – уровень волокна,

T – время,

Q_под  - интенсивность подачи воловна,

Q_потр – интенсивность потребления воловна.

В качестве датчика уровня в подобных системах широко применяеться фотоэлемент в комлексе с источником света, причем используеться либо эффект прекрытия светового луча материалом (источник света и фотоэлемент расположены на противоположных стенках бункера), либо эффект отражения луча материалом (источник света и фотоэлемент расположены рядом,на одной стенке бункера). В обоих случаях датчик формируеться позиционный сигнал («да»- «нет») и потому позволяет реализовать лишь позиционное(обычно двух-позиционное) регулирвание. В простейшем случае используеться всего один датчик, размещенный на заднем уровне материала.

Если фактически            уровень ниже заданного , то обеспечивается подача материала в бункер с интенсивностью Q_под  , непременно большей, чем максимально возможное Q_потр  . При этом происходит повышение уровня материала со скоростью.

,           (2)

Если фактический уровень выше заданного, то подача материала отсутствует (Q_под =0) и происходит понижение уровня материала со скоростью

,                    (3)

В этом случае реализуется зависимость регулирующего воздействия от регулируемой величины, показанная на рисунке 1 , где

 H_зд   - заданное значение уровня.

                           Рис .1

Эта зависимость характеризуется двухпозиционное регулирования без зоны возврата : регулирующее воздействие Q_под  имеет два фиксированных значения, причем  переход с одного значения на другое происходит скачком при одном и том же значении уровня как в прямом, так и обратном направлении (при подъеме и понижении уровня).

Возможны и другие варианты формирования регулирующего воздействия (требующие использования двух датчиков уровня), которые в данной работе не рассматриваются.

При двухпозиционном регулировании система неизбежно работает в автоколебательном режиме, т.е. регулируемая величина постоянно колеблется в окрестности  Н_зд   (рис .2). Амплитуда  колебаний ∆H , их период Т_к и смещение ε среднего значения колебании Н_ср  относительно заданного уровня Н_зд  будут определяться параметрами объекта и регулятора. Параметрами объекта в рассматриваемом случае можно считать S и Q_{потр ,} а к параметрам регулятора кроме Q_под  следует отнести имеющие,