Измерение концентрации волокнистой суспензии. Алгоритмическая структура системы управления

Санкт-Петербургский государственный технологический университет растительных полимеров

Кафедра АХТП

КУРСОВОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ

По дисциплине:

«Теория автоматического управления»

14 вариант

Выполнил:                                            Проверил:

Студентка 536 группы                            Доцент, к.т.н.

                                     

Санкт-Петербург

Часть 1.

Измерение концентрации волокнистой суспензии.

Бумажная масса представляет собой водную суспензию волокнистых материалов. Основной ее характеристикой является концентрация, т.е. содержание в ней абсолютно сухого волокна в массовых процентах.

Можно выделить следующие диапазоны применяемых концентраций, %:

1. размол  сгущенной массы при производстве древесной массы из щепы в современных размалывающих установках (15-30),

2.  обычные непрерывные методы размола (3-12),

3.  процессы дозирования и составления композиции (2-3,5),

4.  процессы сортирования и подачи массы на плоскосеточные и круглосеточные машины, осветление оборотных вод (0,04-1,5),

5.  очистка оборотных и сточных вод (0,003-0,15).

Т.о. в различных технологических процессах приходится контролировать концентрации от 0,04 до 30,%

Как известно, непосредственно измерить концентрацию, т.е. содержание абсолютно сухого  волокна в единице объема возможно только в лабораторных условиях. Измерение концентрации проб массы  производят путем их фильтрации, сушки и взвешивания. Для непрерывного измерения концентрации применяют датчики, принцип действия которых основан на косвенных методах измерения. Все эти методы имеют существенное ограничения по пределам измерения концентрации. Применение косвенных методов с дополнительными погрешностями измерений из-за влияния различных побочных факторов:

·  Температуры;

·  Давления;

·  Скорости потока;

·  Степени помола.

Часть 2.

Алгоритмическая структура системы управления.

Изобразим вначале принципиальную схему (рис.1) и структурную схему (рис.2) системы управления.

Рис.1

Рис.2

В состав данной АСР входят следующие элементы:

1. Технологический объект управления (ТОУ)

В нашем случае – это трубопровод, в котором регулируется концентрация бумажной массы. Регулирование производится путем изменения давления воздуха в камере исполнительного механизма – это управляющее воздействие. Возмущающим воздействием является изменение концентрации массы, поступающей в машинный бассейн.

Рис.3   Модель объект регулирования:

    p – изменение давления воздуха в камере исполнительного механизма (МПа).

    См – изменение концентрации массы, поступающей в машинный бассейн (%).

    С – изменение концентрации после смесительного бассейна (%).

2. Датчик.

В качестве датчика в данном случае используется концентратомер бумажной массы. Поскольку изменение концентрации должно производиться в напорном трубопроводе, то возможно использование датчика обтекания, например, его отечественной модификации – ДКБП-70.На структурной схеме датчик никак не отображается, поскольку он встроен в ТОУ, т.е. находится непосредственно внутри трубопровода.

3. Регулятор (входит с состав УВК).

В нашем случае используется дискретный ПИ – регулятор, реализующий соответствующий закон управления.

Его дискетная передаточная функция имеет вид:

, где

настойки регулятора, подлежащие выбору.

4. Формирующий элемент (ФЭ).

Его передаточная функция имеет вид:

, что соответствует фиксатору (экстраполятору) нулевого порядка. Назначение ФЭ состоит в том, чтобы преобразовать идеальные мгновенные импульсы, поступающие с регулятора, в импульсы необходимой длительности и амплитуды.

5. Исполнительное устройство (ИУ).

Представляет собой совокупность исполнительного механизма (ИМ) и регулирующего органа (РО). Исполнительным механизмом может быть какой – либо электродвигатель в сочетании с редуктором; регулирующий орган – это задвижка канала. На структурной схеме ИУ никак не обозначено, однако его передаточная функция (так же, как и передаточная функция датчика) вошла в состав объекта управления и формирующего элемента.

Принцип действия состоит в следующем:

Вначале системе дается задание: Изменить концентрацию массы на некоторую величину  (С_зад)[%].+

Из этой величины  (С_зад) вычитается сигнал с датчика   (С=ΔС₁+ΔС₂  - см. рис.) и на основании этой разности [рассогласование e(t)]. На регуляторе формируется управляющее воздействие [U(t)]. Это воздействие подается на исполнительное устройство, которое изменяет расход оборотной воды, тем самым, регулируя концентрацию массы.

Очевидно, что если   ΔС₁ = 0 (концентрация массы на входе в бассейн не меняется), то возмущение отсутствует, и ошибка регулирования равна нулю.

Часть 3.

1. Обратимся к рис.3:

Входные воздействия: