Построение динамических характеристик объекта управления

ПОСТРОЕНИЕ ДИНАМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ОБЪЕКТА УПРАВЛЕНИЯ

Абдурахманова Мукаддас Ирисматовна, соискатель Ямалетдинова Мунира Фадитовна, соискатель Бухарский инженерно-технологический институт,г.Бухара, Узбекистан

В данной статье рассматривается построение динамических характеристик объекта регулирования в процессе экстракции. Также решается вопрос определения управляемых параметров процесса экстракции.

Ключевые слова: объект управления, регулирование, параметр, экстра-гент, процесс, пищевой, динамические характеристики, экстракция, автоматизация, система управления.

Получение продукции высокого качества возможно лишь при проведении технологического процесса с соблюдением требований регламента. Для стабилизации процессов объекты оснащают управляющими устройствами. Но под влиянием возмущений управляемый параметр отклоняется от заданного значения или при изменении задания не успевает следить за его изменением, т.е. возникает переходной процесс, появляется ошибка - рассогласование между текущим значением управляемой величины и её заданным значением во времени. Переходной процесс зависит от динамических характеристик объекта управления, характера и величины возмущающего воздействия, от закона управления и числовых значений параметров настройки управляющего устройства.

Управляемый объект бункер накопитель экстракционного цеха. Экстрагируемый материал- жмых подается конвейером 1 в бункер накопитель. Уровень материала определяется датчиком уровня, когда заполнение бункера составляет ниже 50% сигнал от датчика уровня поступает на управляющее устройство, которое управляет приводом загрузочного транспортера.

Объект управления устойчивый, имеет несколько емкостей и характеризуется запаздыванием. Аналитическое исследование таких объектов затруднено. Поэтому динамические характеристики объекта определяем экспериментально по кривым разгона, полученным при ступенчатом изменении управляющего воздействия (рис.1).

Рисунок 1

Упрощенно объект может быть аппроксимирован апериодическим звеном 11-порядка и звеном запаздывания. Уравнение динамики такого соединения:

ТобЫУЩ^ + уЮ = кобх^-т)

где: х и у- изменения входной и выходной величин объекта; коб- коэффициент передачи объекта; Тоб- постоянная времени; т - время запаздывания.

Определению подлежат числовые значения величин коб, Тоб, т. Коэффициент передачи объекта:

Ъ _ Уоб(ет)/ коб — /х

где у0б(ет)- изменение выходной величины при достижении объектом нового установившегося состояния; х- изменение входной величины. Для нахождения значений Тоб и т на кривой разгона определяем значения:

Уг — °,33Уоб У 2 = 0,7уоб(^) а также соответствующее им время уа £2 у± = 0,33 • 0,1 = 0,033; Ьг = 30с

у2 = 0,7 • 0,1 = 0,07; £2 = 50 с

Вычисляем значения Тоб и т по равенствам

Тоб = 1,25(£2 - Тоб = 1,25(50 - 30) = 25сек. т = 0,5(3^! -Ь2) = 0,5(3-30-50)= 20сек т/ То=20/25=0,8

Исходными данными для выбора закона управления являются: динамические характеристики объекта (коб) и отношение т/ Тоб, максимальная величина возмущения 7тах вид типового переходного процесса, допустимые значения динамической ошибки управления доп и времени регулирования тр1доп.

Определяем максимальное динамическое отклонение управляемой величины у, в замкнутой системе и сравнения его с допустимой динамической ошибкой управления у1 доп . При этом должно соблюдаться условие у1 <у1 доп .

Для устойчивых объектов значение у, определяем:

У\ —ЯсгУоб(от) = Rdkоб •Хв — ^й^в^тах где —динамический коэффициент управления системы; кв —коэффициент передачи объекта по каналу возмущающего воздействия;

%тах —максимальное возмущающее воздействие;

хв- управляющее воздействие вызывающее такое же изменение управляемой величины как и 1тах .

Коэффициент характеризует степень воздействия управляющего устройства на объект (рис2.) и определяется равенством Ка —Уг/Уоб 0ю). С увеличением коэффициента динамическое отклонение у, в системе возрастает. Величину коэффициента — у\/у0б(ю), при котором в замкнутой системе обеспечивается протекание заданного типового переходного процесса находим по графику (рис3.). По значению вычисляем у± и сравниваем его с допустимым значением по условию

У1 ^Цоп •

а

У/

/л "п

4

0.& <^/га °

Рисунок 3

--

3

4

а. с о, в >--/'}о

При удовлетворении этого условия проверяем на время регулирования Ь-р в соответствии с условием <£рдоп. Значение *"рдоп/т, при которых в

системе обеспечивается протекание заданного типового процесса находим по таблице.1.

Таблица 1.

Тип регулятора Типовой переходный процесс

Граничный апериодический С 20% ным перерегулированием С минимальной квадратичной площадью отклонения

ПИ 8 12 16

Оптимальное значения настроечных параметров ПИ- регулятора установленного на объекте берется из таблицы 2.

Таблица 2.

Тип регулятора Типовой переходный процесс

Граничный апериодический С 20% ным перерегулированием С минимальной квадратичной площадью отклонения

ПИ Тиз = 0,8т + 0,5Тпб Тиз =т + °<3Тоб Тиз = т + 0,35Тоб

Относительное время процесса регулирования р/т = 8, в системе с

ПИ- регулятором.

Настроечные параметры регулятора:

Т /

Время интегрирования: Ти =

Время дифференцирования: Т^ = Ти •Ир

о _ 0,671об/ _ 0,6 • 25/ -625

Кр~ '(Яоб^)~ '0,12 • 20 _ 6

Тиз = 0,8т + 0,5Тоб = 0,8 • 20 + 0,5 • 25 = 28,5

Ти = 28 5/6,25 - 4,56

Параметры настройки регулятора позволяет изменять степень его воздействия на объект, и существенно влияют на вид переходного процесса и показатели качества.

Для исследования и расчета структурную схему САУ путем эквивалентных преобразований следует привести к простейшему стандартному виду "объект-регулятор". Это необходимо во - первых для того чтобы определить её передаточную функцию, а следовательно и математические зависимости которыми определяются переходные процессы в системе, все инженерные методы расчета и определения параметров настройки регуляторов применено для такой стандартной структуры.

По структурной схеме все воздействия следует указывать в преобразованном по Лапласу виде

wp Ср> Wo6 Ср)

г

Рисунок 4 - Преобразованная структурная схема САУ

Все звенья определяющие динамические свойства узлов сопряжения объекта с регулятором, целесообразно как правило относить к объекту регулирования:

™р

Объект регулирования представлен запаздывающим звеном и апериодическим звеном 11-порядка:

^об •е~тр 0,12 • е~°,8р 0,12 • е~°,8р

Wоб(P) = 0б , ,

(1+р)(1 + Гр) (1 + р)(25р + 1) 25р2 + 25р + 1 Выбираем ПИ-закон управления:

Шр(Р) = 6,25

Wp(P) = кр 4,56Р + 1

ТиР + 1

ТиР

4,56Р

28,5Р + 6,25 4,56Р

Щаз(Р) = Щ,(Р) •Wo6(P) =

28,5Р + 6,25 0,12 • е~°,8р

pVw -„ovw 4,56р

"(3,42р + 0,75) • е~°,8р 114р3 + 118,56р2 +4,56р'

25р2 + 26р + 1

Передаточная функция замкнутой САУ:

^зам(^) = Р

^зам(^) =

1 + ^раз

(3,42р + 0,75) • е~°,8р 114р3 + 118,56р2 +4,56р

1 +

(3,42р + 0,75) • е~°,8Р 114р3 + 118,56р2 +4,56р _ (3,42р + 0,75) • е~°,8р

~ (114р3 + 118,56р2 + 7,98р + 0,75) • е~°,8Р По прикладной программе MAtLAB определим динамические характеристики:

W(t) =/t[3,42; 0,75][114; 118,56; 7,98; 0,75; 1]

>> w=tf([3.42 0.75],[114 118.56 7.98 0.75 1]) w = 3.42 s + 0.75

114 sA4 + 118.6 sA3 + 7.98 sA2 + 0.75 s + 1 Continuous-time transfer function. >> step

>> bode

>>

Список литературы

1. Кавецкий Г. Д., Васильев Б.В., Процессы и аппараты пищевой технологии. 2 -изд., перераб. И доп. М.: Колос, 1999. - 551 с.

2. Благовещенская М.М., Злобин Л.А., Информационные технологии систем управления технологическими процессами. Учеб. для вузов - М.: Высшая школа, 2005 -768с.: ил.

3. Касьянов Г.Н., Коробицын В.С.; Извлечение ценных компонентов из растительного сырья методами до - и сверхкритической СО2 - экстракции: - монография, Гос. образоват. учреждение высш. проф. образования Кубан. гос. техн. ун- т. - Краснодар: Издательский Дом - Юг, 2010, - 132с.

Abduraxmanova Mukadas Irismatovna competitor

Bukhara engineering - technological institute, Bukhara, Uzbekistan

Yamaletdinova Munira Faditovna,competitor

Bukhara engineering - technological institute, Bukhara, Uzbekistan

CONSTRUCTION OF DYNAMIC CHARACTERISTICS OF THE OBJECT OF MANAGEMENT

Abstrakt. In this paper, we consider the construction of the dynamic characteristics of a controlled object in the extraction process. The issue of determining the controlled parameters of the extraction process is also solved.

Keywords: control object, regulation, parameter, extractant, process, food, dynamic characteristics, extraction, automation, control system