Проектирование и разработка системы автоматического регулирования расхода сыпучих материалов, страница 5

Среднечастотная асимптота ЛАЧХ разомкнутой системы и её сопряжение с низкочастотной определяют динамические свойства системы – устойчивость и показатели качества переходной характеристики. Построение среднечастотной асимптоты желаемой ЛАЧХ начинают с выбора частоты среза . Для этого используют номограммы В.В. Солодовникова. Она определяет зависимость пере регулирования    и времени регулирования  от максимума  вещественной частотной характеристики замкнутой системы, причем время регулирования  дано в виде в виде функции

Рисунок 11 - Номограммы В.В. Солодовникова:

частоты среза . По заданному значению перерегулирования  определяют

значение . Затем по определяют соотношения между  и .

Находим частоту среза , при которой время регулирования не превысит заданного значения.  Чем больше  тем меньше время регулирования. Среднечастотная асимптота желаемой ЛАЧХ  проводится через точку  с наклоном . При большем наклоне трудно обеспечить необходимый запас устойчивости и допустимое пере регулирование. Протяженность среднечастотной асимптоты устанавливается исходя из необходимого запаса устойчивости. Кроме того, сопрягающую асимптоту следует выбирать так, чтобы характеристика   возможно меньше отличалась от и корректирующее звено было по возможности более простым. Для указанного выбора по ранее найденному значению  с помощью кривых определяют избыток фазы  и предельные значения логарифмических амплитуд. Избыток фазы должен быть обеспечен на том участке характеристики  , для которого справедливо .

Высокочастотная асимптота желаемой ЛАЧХ мало влияет на свойства системы. Поэтому ее выбирают так, чтобы корректирующее устройство было возможно более простое. Это достигается при совмещении высокочастотных асимптот характеристик и . Если совмещение не удается, то высокочастотная асимптота  должна иметь тот же наклон, что и высокочастотная асимптота .

В задании указана величина перерегулирования .

В соответствии с этим значением по номограммам В.В. Солодовникова определяем величину , а по ней время регулирования , ,  

По второй номограмме по величине  находим предельные значения логарифмических амплитуд: , а  

С помощью программы MathCAD производим построение желаемой ЛАЧХ:

Рисунок 12 – Построение желаемой ЛАЧХ

7 РАСЧЕТ КОРРЕКТИРУЮЩЕГО УСТРОЙСТВА

Производим анализ реальной и желаемой ЛАЧХ в результате которого определяем ЛАЧХ, передаточную функцию и параметры корректирующего звена:

Рисунок 13 – ЛАЧХ корректирующего устройства

;

Произведем расчет параметров корректирующего устройства.

Корректирующее звено имеет передаточную функцию:

  

 

Рисунок 14 – Электрическая схема корректирующего устройства

Определим параметры корректирующего звена:

Зададимся значениями:

  

Тогда передаточная функция корректирующего звена будет иметь вид:

Передаточная функция корректирующего устройства, состоящего из двух звеньев – усилителя с коэффициентом усиления  и корректирующего звена примет вид:

 Корректирующее звено устанавливается последовательно, следовательно передаточная функция разомкнутой и замкнутой скорректированной системы примет вид:

Проведем анализ скорректированной системы. Построим ЛАЧХ, ФЧХ и переходный процесс для скорректированной системы и оценим показатели качества системы:

Рисунок 15 – ЛАЧХ скорректированной системы

Рисунок 16 – ЛФЧХ скорректированной системы

Рисунок 17 - Переходный процесс скорректированной системы

Произведем анализ графиков скорректированной системы:

- запас по амплитуде – 9 дБ;

- запас по фазе - 40 º

- перерегулирование – 19 %

- время регулирования – 1.1 с

Эти показатели соответствуют техническому заданию на разработку, следовательно, задача, поставленная перед разработчиком, выполнена.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В данном курсовом проекте была спроектирована и разработана система автоматического регулирования расхода сыпучих материалов. Система не предназначена для работы в средах, содержащих агрессивные пары, газы и вещества, вызывающие разрушение покрытий, изоляции и материалов.

Был проведен анализ технологического процесса и выбор параметра регулирования.

Были выбраны необходимые элементы системы, посчитаны их передаточные функции.

Производилась проверка системы на устойчивость и коррекция системы последовательным корректирующим устройством для обеспечения лучших параметров работы и усиления мощности сигнала. Оценка показателей качества показала, что система не нуждается в дальнейшей коррекции. Рассчитанные показатели удовлетворяют техническому заданию на разработку.

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ:

1.  Полоцкий Л.А. "Процессы автоматизации химических производств".

2.  А.С. Копылов, Е.И. Веховский "Дозаторы и взвешивание".М: Высшая школа. 1988.

3.  Ю.К. Мелюшев "Основы автоматизации химических производств". Изд. "Химия". 1973.

4.  Е.Б. Карпин "Средства автоматизации для измерения и дозирования массы". Изд.: Машиностроение. Москва. 1971.

5.  Лекционный материал по курсу ЛСУ (академик Власов В.В.).

6.  Лекционный материал по курсу ТАУ (Тимошин М.В.).

7.  И.Ю. Топчеев – Атлас для проектирования САР., Москва, 1989.