Построение кривой разгона по экспериментальным данным переходного процесса барабанного котла ТП-87 паропроизводительностью 420 т/ч. Сравнительный анализ устойчивости и качества регулирования объекта П-регулятором и И-регулятором

Министерство образования РФ

Новосибирский Государственный Технический Университет

Факультет  Энергетики                                       

Кафедра    Тепловых электрических станций 

КОНТРОЛЬНАЯ

РАБОТА

по«Управлению, сертификации и инноватики»

(наименование      дисциплины)

Руководитель

доцент Пак В.В..

 (фамилия, инициалы)

(подпись)         (дата)

Студент  ЭТз-31у           

(группа)

  Чижов В.В.                     

 (фамилия, инициалы)

Новосибирск 2007

Задача № 1

Построить кривую разгона по экспериментальным данным переходного процесса барабанного котла ТП – 87 паропроизводительностью 420 т/ч., по давлению перегретого пара (изменение ) парогенератора ТП-87 при скачкообразном возмущении расхода газа , и определить характеристики объекта (постоянную времени Т, коэффициент передачи К, время запаздывания , отношение , а также скорость разгона .

Время t, мин.	0	1	2	3	4	5	7	10	15	20	25
Изм. давл. , МПа	0	0.1	0.7	1.3	3	3.7	4.8	5.5	6.4	6.8	7.0

Решение:

По заданным значениям изменения давления по времени, строим экспериментальную кривую разгона. При определении динамических параметров, характеризующих свойства данного объекта следует выполнить следующие построения: провести касательную к кривой разгона в точке, где скорость изменения параметра максимальная. Такой точкой будет точка перегиба кривой (в самой крутой части кривой). Отрезок времени от момента нанесения возмущения t₀ до пересечения касательной с осью абсцисс (осью времени) определяет время емкостного запаздывания τ = 1.25 сек. А отрезок находящийся между точкой пересечения касательной и осью ординат и точкой «0» определяет величину b = 1.2 мВ.

Рис.1. Кривая разгона переходного процесса барабанного котла ТП–87

Проводим касательную к кривой и находим значения: Т,,в.

, в = 1.2, Т = 7.5 мин.

Находим скорость разгона:

Степень самовыравнивания:

 

Коэффициент усиления:

К=

Находим отношение

=

Задача №2

Принимая время запаздывания , записать дифференциальное уравнение (объекта) переходного процесса, интеграл (решение) уравнения и раскрыть физическое содержание каждого члена исходя из кривой разгона.

Решение:

Из решения предыдущей задачи, очевидно, что объект является периодическим звеном с самовыравниванием.

Дифференциальное уравнение переходного процесса периодического звена имеет вид:

,

где: Т - постоянная времени, К - коэффициент усиления, х - величина входного параметра, y - величина выходного параметра.

Физическое содержание есть кривая:

Задача №3

Записать передаточную функцию объекта без запаздывания () и с запаздыванием (). Изобразить графически разгонную, импульсную и частотные характеристики.

Решение:

 - без запаздывания;

 - с запаздыванием, при последовательном соединении звеньев.

 Амплитудно-частотная характеристика:

Фазо-частотная характеристика

Амплитудно-фазовая характеристика апериодического звена это полуокружность в IV четверти.

Задача № 4

Исходя из полученных характеристик объекта найти: оптимальные значения настроечных параметров ПИ- регулятора, используя приближенный метод ВТИ.

Решение:

Произведение трех членов . ПИ- регулятор с упругой обратной связью.

 Степень обратной связи :

.

Постоянная интегрирования:

Время сервомотора:

Оптимальное время сервомотора:

Этот метод расчета настройки регулятора является приближенным. Метод позволяет получить лишь предварительные значения настроечных параметров, которые должны уточняться в процессе наладки регулятора.

Задача №5

Провести сравнительный анализ устойчивости и качества регулирования объекта П- регулятором и И- регулятором. Изобразить графически динамические характеристики И, П, ПИ- регуляторов.

Решение:

Статическая ошибка является отличительной особенностью                         П - регуляторов и главным его недостатком, так как в реальных условиях при частых изменениях нагрузок и других возмущениях система с                 П - регулятором не выдерживает точно заданных величин, хотя и близки к заданному значению.

П - регулятор может обеспечить незначительные динамические ошибки при наличии аналитической ошибки.

Основной недостаток И - регуляторов заключается в том, что он может обеспечить устойчивую работу только на объектах с самовыравниванием. При установке И - регуляторов на объекте без самовыравнивания переходный процесс будет иметь вид незатухающих периодических колебаний.

И - регулятор не имеет статической ошибки регулирования, но динамическая ошибка в этих системах большая и это объясняется тем, что в начальный момент времени И - регулятор еще не успевает из-за инерционных свойств выработать значительный выходной сигнал.

Не трудно заметить, что П - регулятор обеспечивает хорошее регулирование в начальный момент начальной части переходного процесса благодаря своей безинерционности, но всегда остаётся статическая ошибка. И - регулятор наоборот, обеспечивает хорошее регулирование в конце процесса (без аналитической ошибки), но допускает большие динамические ошибки.

При ПИ - законе регулирования величина и скорость перемещения регулирующего органа пропорциональна отклонению регулируемой величины от её заданного значения.

Сочетание свойств пропорционального и интегрального регуляторов обеспечивает более высокое качество регулирования.