Контрольная работа по "Технологии"

1. Как классифицируются регуляторы по закону регулирования? Дайте определение закона регулирования? 1-й тип. Пропорциональный или П-регулятор с одним параметром настройки. Его передаточная функция совпадает с передаточной функцией пропорционального типового динамического звена (ТДЗ).

 
 
 
Коэффициенты, входящие в передаточную функцию регулятора называются параметрами настройки регулятора. В конструкцию регуляторов заложена возможность изменения величины этих коэффициентов в широком диапазоне. Для некоторых конструкций П-регулятора его коэффициент — К_рег, который называется коэффициентом усиления регулятора, может изменяться в диапазоне: 0,1 ≤ К_рег ≤ 40. 2-ой тип. Интегральный (астатический), И-регулятор с одним параметром настройки. Его передаточная функция совпадает с передаточной функцией астатического (интегрирующего) ТДЗ.

 
 
 
Коэффициент Т_и - параметр настройки этого типа регулятора называется временем интегрирования. Для некоторых конструкций И-регулятора, его параметр настройки Т_и может изменяться в диапазоне: 1с ≤ Т'и ≤ 2000с. Основное назначение закона И-регулирования – ликвидация установившейся ошибки регулирования. В качестве самостоятельных И-регуляторы применяются редко из-за медленного нарастания регулирующего воздействия на объект при отклонении регулируемой величины. Постоянная времени интегрирования И-регулятора равна времени, в течение которого с момента поступления на вход регулятора постоянного сигнала сигнал на выходе регулятора достигнет значения, равного значению входного сигнала. 3-й тип. Пропорционально-интегральный, ПИ-регулятор с двумя параметрами настройки. Это одни; из наиболее часто используемых типов регуляторов в промышленных САУ. Его передаточная функция следующая:

   
 
Коэффициенты — параметры настройки этого типа регулятора уже упомянутые: коэффициент усиления и время интегрирования. Передаточная функция ПИ-регулятора включает сумму пропорциональной и интегральной составляющей ПИ-регулятора. Сумма передаточных функций соответствует параллельно согласованному соединению элементов или звеньев. Такое же соединение заложено в структуру ПИ-регулятора. В случае отказа интегральной составляющей ПИ-регулятор будет работать как П-регулятор, что повышает надёжность работы регулятора. Если при настройке ПИ-регулятора установить очень большое значение постоянной времени Т_и, то он превратится в П-регулятор. Если при настройке регулятора установить очень малые значения k_р, то получим И-регулятор с коэффициентом передачи по скорости 1/Т_и. 4-й тип. Пропорционально-дифференциальный или ПД-регулятор с двумя параметрами настройки. Его передаточная функция такая:

   , 
 
где: К_рег — коэффициент усиления регулятора; T_g - параметр настройки - называется временем дифференцирования. Для некоторых конструкций ПД-регулятора T_g изменяется в диапазоне: lc≤T_g≤ 200с. 5-й тип. Пропорционально-интегрально-дифференциальный или ПИД-регулятор с 3-мя параметрами настройки. Его передаточную функцию записывают так: 
 
 
 
Три параметра настройки - это К_рег - коэффициент усиления регулятора, Т_и - время интегрирования, T_g - время дифференцирования. Выбор типа регулятора или необходимого закона регулирования для конкретного объекта управления - задача не из простых. На. этот выбор оказывает влияние несколько факторов: вид передаточной функции объекта; если объект с запаздыванием, то влияние оказывает отношение общего запаздывания объекта к Т_о - постоянной времени (статический объект с запаздыванием) или к Т (астатический объект с запаздыванием). Выбор типа регулятора также зависит от требований к качеству работы проектируемой САУ. Существует ряд диаграмм и эмпирических формул, позволяющих по передаточной функции объекта определить тип регулятора и оптимальные величины его параметров настройки. 6-й тип. Нечеткие регуляторы. Основная функция, возлагаемая на нечеткий контроллер – формирование выходного значения управления в зависимости от текущих координат системы. Процедура обработки входной (чёткой) информации в контроллере вкратце может быть описана следующим образом: - текущие значения входных переменных преобразуются в лингвистические (фазифицируются); - на основании полученных лингвистических значений и с использованием базы правил контроллера производится нечёткий логический вывод, в результате которого вычисляются лингвистические значения выходных переменных; - заключительным этапом обработки является вычисление "чётких" значений управляющих параметров (дефазификация). В составе структуры системы автоматического регулирования (САР) содержится управляющее устройство, которое называется регулятором и выполняет основные функции управления путем выработки управляющего воздействия U в зависимости от ошибки (отклонения), т.е. U=f(D). Закон регулирования определяет вид этой зависимости без учёта инерционности элементов регулятора и основные качественные и количественные характеристики систем. Различают линейные и нелинейные законы регулирования. Кроме того, законы регулирования могут быть реализованы в непрерывном виде или в цифровом. Цифровые законы регулирования реализуются путем построения регуляторов с помощью средств вычислительной техники (микро ЭВМ или микропроцессорных систем).

2. Назовите виды переходных процессов в автоматических системах регулирования (АСР). Виды переходных процессов. При переходе системы от одного установившегося значения к другому возникает переходный процесс, при этом система может оказаться либо устойчивой либо не устойчивой.

y = y_уст + y_пер → 0

y_пер – переходная величина

Система устойчива т.к. y_пер → 0 

y_пер – монотонно растет

Не устойчивая система. 

y_пер – носит колебательный характер 

Такая система находится на границе  устойчивости

Качество процесса регулирования  определяется следующими показателями:

1.Статическая ошибка – отклонение  регулируемого параметра от заданного  значения. 2. Перерегулирование – максимальное отклонение параметра от установившегося значения. 3.Время регулирования – время, за которое происходит процесс. 4.Число колебаний – число колебаний регулируемого параметра в переходном процессе.

3) Как регулируется температура в системах горячего водоснабжения? Регулировать температуру можно вручную или автоматически. Поворотом маховика вентиля приводят в движение шток клапана, изменяя проходное сечение седла и тем самым температуру отопительного прибора (радиатора или конвектора). При этом следует иметь в виду, что способ ручного регулирования не эффективен, а защитный колпачок клапана для этих действий не предназначен, на чем многие производители специально акцентируют внимание.  Для автоматического управления роль «напарника» термовентиля играет термоголовка. Изменения температуры воздуха в помещении воспринимаются установленным в ней термобаллоном (сильфоном), заполненным специальным веществом. При нагревании оно расширяется или меняет свое агрегатное состояние, сильфон растягивается и воздействует на шток вентиля, который начинает выдавливаться из термобаллона. В итоге конус перекрывает площадь проходного сечения седла, уменьшая расход теплоносителя (количественное регулирование). При охлаждении события происходят в обратном порядке: наполнитель сужается, шток втягивается и сечение открывается.

4) Назначение и устройство технологических защит. Технологические защиты служат для предотвращения аварии оборудования в случае отклонения параметров за допустимые пределы. Действие защит связано с открытием запорных органов и пуском или остановом вспомогательного или основного оборудования. Устройства защиты обычно устанавливаются для контроля наиболее ответственных параметров, чрезмерное отклонение которых от заданных значений ведет к нарушению нормального технологического процесса и повреждению оборудования.