Исследование автоматизации процесса нагрева и выравнивания температуры труб в печи с шагающими балками (Отчет о научно-исследовательской работе), страница 7

Емкость объекта является свойством, присущим всем динамическим объектам. Она характеризует их инерционность. Чем больше емкость, тем меньше скорость изменения выходной величины объекта, и наоборот.

2.2 Математическое описание объекта регулирования (температура в печи)

Математическое описание объекта требуется для осуществления выбора регулирующего устройства, а так же расчета его оптимальных настроек.  

         Сначала снимем разгонную характеристику объекта. Для снятия временных характеристик, объект управления приводят в равновесное состояние t₀ = 750 ˚С, а затем вносим на вход возмущающее воздействие – импульсное увеличение расхода газа на каждую зону печи (Δх = 15%) и на основании полученных данных строим разгонную характеристику. Реакция объекта на это возмущение, кривая разгона, регистрируется в координатах: выходная величина –  температура, время. Изменение выходной величины регистрируют до тех пор, пока объект управления не примет нового установившегося значения. По полученным значениям определяем коэффициент усиления объекта - k, время запаздывания – τ  и строим кривую разгона.

По кривой разгона методом Симою  находим следующие величины: Т= 21,4; = 5,2;

К = 0,835; m=0,221.

Для объекта первого порядка передаточная функция имеет вид

                                                                              (2.1)

после подстановки всех величин передаточная функция объекта примет следующий вид:

                                                                       (2.2)

После этого с помощью программного пакета VisSim 3.0E по введенной передаточной функции объекта производится построение частотных характеристик объекта регулирования. На рисунке 2.2 показана схема задания передаточной функции объекта регулирования в программе VisSim 3.0E

Помимо этого воздействия (расхода газа) на основной объект регулирования т.е. температуру в печи может еще влиять такой параметр как соотношение расходов горючей смеси. Поэтому рассмотрим еще один дополнительный объект управления– постоянство соотношения расходов газовой смеси. Его передаточная функция находится тем же методом, что и в первом случае. В общем виде передаточная функция представляет собой пропорциональное звено с запаздыванием.

                                                             (2.3)

где k₀=1.5

  τ₀=2.5 c

Таким образом, с подстановкой этих величин функция объекта примет следующий вид:

                                                                     (2.4)

2.3 Цель управления и основные показатели эффективности

Основными показателями эффективности процесса нагревания труб являются: средняя температура, равномерность прогрева труб, производительность установки, количество материальных и энергетических затрат на процесс.

Целью любой системы управления является обеспечение оптимального режима функционирования объекта управления. Степень оптимальности функционирования объекта оценивается одним или несколькими критериями управления.

В данном дипломном проекте целью управления является обеспечение заданной средней температуры нагрева труб, которая определяется рядом физико-механических свойств деталей и свойств горючей смеси, при минимальных энергетических и материальных затратах на процесс и оптимальной производительности. При условии, что процесс будет безаварийным и безопасным.

2.4 Выбор регулируемых параметров

Технологический процесс характеризуется входными, выходными и режимными параметрами. Входные параметры дают представление о материальных и энергетических потоках на входе в технологический аппарат. Изменение этих параметров приводит к изменению режимных параметров. Значение режимных параметров непосредственно влияет на выходные параметры [1].