Синтез системы управления

В данном дипломном проекте, для управления технологическим процессом очистки метанола от ионов железа, был выбран контроллер ОВЕН ПЛК73. Одним из важных контуров регулирования в процессе является контур регулирования давления в реакторе синтеза. Для нормального хода технологического процесса необходимо определить оптимальные настроечные параметры регулятора встроенного в контроллер в этом контуре. Для расчета таких параметров требуется иметь математическую модель объекта. Для расчета таких параметров требуется иметь математическую модель объекта. Математическую модель можно получить либо аналитически, или же экспериментальным данным. В данном дипломном проекте математическая модель в виде передаточной функции определяется по экспериментальным данным. Определить передаточную функцию можно с помощью различных методов, но более всего актуальны: метод Симаю и метод Ротача.

3.1 Определение математической модели объекта по исходным данным

Исходные данные приведены в таблице 1.

Таблица 1

t
y				10.6	13.6	15.8	17.1		18.7	19.1	19.4

Исходя из вида кривой разгона представленной на рисунке 1, объект обладает передаточной функции состоящий из апериодического и звена чистого запаздывания. Поэтому целесообразно использовать метод Ротача. Для этого проводим касательную кривой разгона в области наибольшей скорости изменения регулируемого параметра.

Рисунок 1- Кривая разгона

Согласно рисунку1 определяется коэффициент усиления объекта, постоянную времени и время запаздывания.

Коэффициент усиления – К=19,3

Время интегрирования - Т=100

Время запаздывания - τ=47

Таким образом передаточная функция объекта имеет вид:

W(p) =

Передаточная функция с расчетными данными

W(p) =

3.2 Определение настроечных параметров регулятора

Оптимальные настроечные параметры регулятора можно определить различными методами в частности по упрощенным формулам, по монограммам или методом расширенных частотных характеристик. Последний метод даёт наиболее оптимальные значения настроечных параметров. РЧХ отличаются от обычных РЧХ тем что, в них учитываются заданная колебательность переходного процесса.В данном дипломном проекте в контуре регулирования давления выбираем степень колебательности = 0.221.Поскольку закон регулирования в данном контуре выбран пропорционально интегральный, то для определения настроечных параметров необходимо построить линии равного затухания (ЛРЗ) для построения ЛРЗ воспользуемся компьютерной программой выполненной в среде «Qbasic».По результатам вычисления получаем таблицу 2

Таблица 2

Кр	Кр\Ти
0,0000241	0,0005
0,0171126	0,00083835
0,0345507	0,00108064
0,0517561	0,00128703
0,068178	0,00143214
0,0833132	0,0014928
0,09671	0,0014491
0,107961	0,001285
0,1167541	0,000989
0,122828	0,000555
0,126	0,0000188

В координатах Кр\Ти от Кр осуществляется построение линии равного затухания, рисунок 2.

Рисунок 2 – Линия равного затухания

Выбирается точку правее от максимальной и получают координаты коэффициент передачи - Кр=0,09; и соотношения коэффициента передачи на постоянную интегрирования - Кр\Ти=0,00148; затем вычисляется постоянная интегрирования Ти=60,8; Таким образом, параметры регулятора следующие Кр=0,09 и Ти=60,8.

3.3 Моделирование системы управления

Для уточнения настроечных параметров регулятора проведем моделирование процесса регулирования давления в среде SanSim. Составляем модель системы, рисунок 3, в которой регулятор смоделирован звеном 3, а объект в виде двух звеньев апериодическое звено 4 и звеном чистого запаздывания 5.

Рисунок 3 – Структурная схема системы управления

Исследования проводим при воздействии на систему скачкообразного единичного воздействия. В результате моделирования получили при Кр=0,09 и Ти=60,8 получили график переходного процесса риcунок.4.

Рисунок 4 – График переходного процесса до коррекции

Как видно из графика переходной процесс колебательный, с большим временем интегрирования, с большим перерегулированием (>20%) и превышающим числом колебаний, поэтому считать его оптимальным нельзя.

Для улучшения вида переходного процесса уменьшаем коэффициент усиления регулятора и увеличиваем время интегрирования Кр=0.065 и Ти=90

В результате получаем переходной процесс представленный на рисунке 5

Рисунок 5 – График переходного процесса после коррекции

Данный переходной процесс можно считать оптимальным т.к перерегулирование не превышает 20% и число колебаний не больше трех. Таким образом, выбираем параметры: коэффициент усиления - Кр=0.065 и постоянная интегрирования - Ти=90.

Дата добавления: 2015-08-10