Анализ пневматического пропорционально-интегрального регулятора давления
Общая характеристика пневматических средств автоматики. Пневматический пропорционально-интегральный регулятор: устройство, принцип действия, достоинства и недостатки. Анализ функциональных элементов регулятора и конструктивный расчет его элементов.
Рубрика | Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника |
Вид | курсовая работа |
Язык | русский |
Дата добавления | 08.05.2014 |
Размер файла | 3,3 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Министерство образования и науки Украины
Одесская национальная морская академия
Кафедра АСПСУ
Курсовой проект
по ТСА
на тему: «Анализ пневматического пропорционально-интегрального регулятора давления»
Выполнил:
курсант 2242 группы
Шеметенков Д.О.
Проверил: профессор
Журенко М.А.
Одесса 2012 г.
Оглавление
1. Задание на курсовой проект
2. Введение
3. Общая характеристика пневматических средств автоматики.
Их достоинства и недостатки. Сферы применения
4. Пневматический пропорционально-интегральный регулятор:
устройство, принцип действия, динамические характеристики,
достоинства и недостатки
5. Анализ функциональных элементов регулятора: описание назначения, конструкции, принципа действия, конструктивных и эксплуатационных характеристик, вывод уравнений статики и динамики, получение передаточных функций, графическое изображение статических и динамических характеристик и их сравнительный анализ, а также эксплуатационные характеристики элементов
5.1 Датчик давления типа МПД
5.2 Пропорциональная ячейка
5.3 Инерционное звено
5.4 Интегрирующее звено
5.5 Усилитель мощности
5.6 Реле переключения
5.7 Задатчик маломощный
5.8 Исполнительный механизм с позиционером
6. Конструктивный расчет элементов
7. Заключение
Список литературы
1. Задание на курсовой проект
пневматический регулятор давление
Произвести анализ пневматического пропорционально - интегрального регулятора.
А также произвести конструктивный расчет пневматического мембранного исполнительного механизма с позиционером по исходным данным варианта.
Представить все характеристики на чертеже формата А1 . Аналогично на другом чертеже формата А1 выполнить конструктивный чертеж датчика МПД, ПИ - регулятора и пневматического мембранного исполнительного механизма с позиционером.
Nmax = 1500 н
Smax = 100
Po = 0,1 МПа
Pвход = 0,1 МПа
Nрос = 100Н
Sп=100 см
D=0,25 м
Pmin=0.02 МПа
Pmax=0,1 МПа
2. Введение
Автоматические системы управления состоят из отдельных, связанных между собой и выполняющих определенные функции конструктивных элементов, которые принято называть элементами автоматики, или техническими средствами автоматизации. Технические средства автоматизации представляют собой совокупность управляющих устройств, источников вспомогательной энергии и нагрузки, осуществляющих элементарные преобразования входного сигнала. Данная совокупность не может быть разделена на части без потери свойственного ей способа преобразования сигналов.
Развитие ТСА является сложным процессом, в основе которого лежат интересы автоматизируемых производств-потребителей, с одной стороны, и экономика и возможности предприятий - изготовителей средств - с другой. Первичным стимулом развития является повышение эффективности работы производств-потребителей за счет внедрения ТСА. Однако разработка и производство средств автоматики могут быть целесообразны только при условии быстрой окупаемости затрат. Поэтому критерием всех решений по разработкам и внедрению ТСА должен быть суммарный ожидаемый экономический эффект с учетом всех затрат на разработку, производство, внедрение и техническую эксплуатацию. Соответственно к разработке, изготовлению и внедрению следует принимать прежде всего те варианты ТСА, которые обеспечат максимум суммарного эффекта.
Управление судовыми техническими средствами имеет своей целью достижение максимальной экономической эффективности и надежности при заданных ограничениях. Следовательно, одним из главных требований к ТСА для обеспечения оптимального функционирования СУ является соответствие их состава системе управления. Выбираемые при проектировании алгоритмы управления отличаются от идеально оптимальных, а реальные рабочие алгоритмы часто отличаются от проектных. Эти несоответствия, обусловленные конструктивным и функциональным несовершенством ТСА, ведут к снижению реальной эффективности управления и, следовательно, к экономическим потерям. Поэтому правильному формированию функционального состава ТСА в системах управления, поддержанию их качеств в процессе эксплуатации следует уделять особое внимание. В числе факторов, вызывающих отличие реальных алгоритмов управления от проектных и оптимальных, следует отметить погрешности реальных технических средств, а также их надежность и степень сложности эксплуатации.
В отличие от промышленных средств автоматизации использование ТСА в судовых условиях имеет целый ряд особенностей, основными из которых являются стесненность судовых помещений и необходимость ограничения массы ТСА в целом. В связи с этим к судовым ТСА предъявляют требования минимальности их габаритных размеров и массы. Кроме того, следует учитывать, что работа судовых ТСА протекает в более суровых эксплуатационных условиях, поэтому судовые ТСА должны обладать высокой надежностью, достаточной конструктивной простотой, быть простыми в эксплуатации.
К ТСА относятся все элементы автоматических регуляторов, осуществляющих процесс регулирования, или управления, однако, в общее понятие ТСА включается более широкий круг вопросов, так как для автоматизации того или иного процесса прежде всего необходимы: средства для получения информации о ходе технологического процесса, средства для преобразования этой информации, устройство для формирования регулирующего воздействия, усилительные устройства, исполнительные механизмы, устройство автоматической защиты, блокировки и сигнализации.
К пневматическим ТСА относятся элементы и устройства, в которых в качестве рабочего тела используется сжатый воздух. В развитии пневмоавтоматики можно выделить 4 этапа, характеризуемых применение следующих средств: крупногабаритных универсальных приборов, блочных устройств, реализующих агрегатный принцип, устройств позволяющих реализовать элементный принцип, элементов и устройств использующих в работе газодинамические эффекты.
3. Общая характеристика пневматических средств автоматики. Их достоинства и недостатки. Сферы применения
В настоящее время на практике применяется в основном элементный принцип для конструирования пневматических приборов и систем, при котором пневматический прибор создается не в форме специальной конструкции, а собирается из элементов универсального назначения. Идея элементного построения устройств промышленной пневмоавтоматики нашла воплощение в универсальной системе элементов промышленной пневмоавтоматики. Функциональные возможности УСЭППА позволяют реализовывать не только все известные функции управления, но и создавать новые ранее для пневмоавтоматики недоступные: непрерывные дискретные регуляторы, сложные релейные схемы и другие.
Принцип действия большинства элементов универсальной системы элементов промышленной пневмоавтоматики основан на компенсации усилий при малых перемещениях подвижных деталей (мембран). Струйные приборы, принцип действия которых основан на эффекте взаимодействия потоков воздуха между собой и с твердыми стенками, в некотором смысле аналогичны электронным приборам, выполняющим подобные функции. При очень малых размерах и без всяких подвижных и упругих деталей удается устроить УУ пропорционального и релейного типа с различными характеристиками (генераторы, элементы памяти, триггеры и др., а также разнообразные приборы непрерывной и дискретной техники). Отсутствие подвижных частей определяет долговечность, быстродействие и простоту таких элементов. Важная особенность струйных приборов - возможность их реализации в виде печатных схем, выполненных методами литья, травления на пластмассах, металлах, керамике и стекле.
Основные достоинства пневматических ТСА:
- возможность эксплуатации без существенного ухудшения характеристик в условиях вибрации, ударных нагрузок в пожаро- и взрывооопасных условиях;
- наличие функционально полных систем приборов и элементов позволяет создавать системы автоматики любой сложности, а использование типовых пневмоэлементов существенно снижает стоимость этих систем и сокращает время сдачи в эксплуатацию;
- малое количество или полное отсутствие (струйные элементы) движущихся механичных частей;
- малые массы пневматических устройств;
- наличие систем сжатого воздуха на большинстве судов позволяет устанавливать системы пневмоавтоматики без применения специальных систем сжатого воздуха.
Недостатками пневмоэлементов являются:
- необходимость поддержания герметичности всей системы, а также необходимость очистки воздуха от пыли, масла и воды;
- низкая точность и недостаточная надежность (особенно у элементов непрерывного действия), являющихся, например, следствием малой стабильности технических характеристик элементов;
- низкое быстродействие и достаточно большой расход энергии.
Перечисленные достоинства и недостатки пневмоэлементов обуславливают специфическую сферу их применения в области судовой автоматики. Они дополняют и расширяют возможности электромеханических или электронных систем, а при высоких требованиях противопожарной безопасности специальных судов пневматической системы автоматики могут оказаться единственно приемлемыми.
Задачи, выполняемые элементами пневмоавтоматики, созданы локальные АСР отдельных параметров (например, температуры и деления), системы дистанционного автоматизированного управления СЭУ и другие.
4. Пневматический пропорционально-интегральный регулятор
Пропорционально-интегральный регулятор состоит из пропорциональной части (элементы 1, 2, 6, 7), интегральной части (элементы 3, 4, 5) и переключающих реле 8 и 9. Связь между пропорциональной и интегральной частями регулятора осуществляется путем подачи давления с выхода интегральной части в камеры Д усилителей давления 1 и 2 пропорциональной части.
Рис. 1. Принципиальная схема пропорционально-интегрального регулятора ПР3.21.
Рис. 2. Структурная схема пропорционально-интегрального регулятора ПР3.21.
При выводе передаточной функции регулятора емкостями камер элементов пренебрегаем, в связи с чем, эти связи в структурной схеме отсутствуют. Согласно структурной схеме:
С учетом того, что , получим:
Для интегральной части:
где Тс - постоянная интегральной части.
Окончательно выражение для выходного регулирующего воздействия запишется в виде:
откуда передаточная функция ПИ-регулятора
Настройки пневматических регуляторов ПР3.21 могут быть определены по известным методикам для ПИ-регуляторов. Значения их должны быть приведены к величинам и Тс связаны с Кр и Ти соотношениями:
Регулятор ПР3.21 имеет практически независимые параметры настройки. Время интегрирования Тс может изменяться от 3 с до 100 мин, предел пропорциональности от 5 до 3000%.
Параметры настройки пневматического ПИ-регулятора взаимосвязаны, то есть изменения коэффициента усиления влияет на время интегрирования. Время интегрирования изменяют, устанавливая проводимость переменного дросселя 4. При закрытом дросселе регулятор работает как пропорциональный (так как время интегрирования стремится к бесконечности). Коэффициент усиления регулятора устанавливают, изменяя проводимость переменного дросселя сумматора 6.
5. Анализ функциональных элементов регулятора: описание назначения, конструкции, принципа действия, конструктивных и эксплуатационных характеристик, вывод уравнений статики и динамики, получение передаточных функций, графическое изображение статических и динамических характеристик и их сравнительный анализ, а также эксплуатационные характеристики элементов
5.1 Датчик давления типа МПД
В качестве датчика для измерения давления используются датчик типа МПД. При изменении измеряемой величины от минимума до максимума выходной сигнал прибора меняется от 0,2 до 1 кг/см.
Основная допустимая погрешность прибора по выходному давлению не превышает 1,5% от интервала измерения. Питание прибора осуществляется сжатым воздухом от сети с давлением от 1,5.до 10 кг/см через фильтр и редуктор, понижающий давление до 1,4 кг/см.
Прибор состоит из трех основных узлов: манометрической пружины, пневмопреобразователя и вторичного реле. Манометрическая пружина служит для измерения давления среды. Пневмопреобразователь преобразует перемещение конца манометрической пружины в пневматический сигнал, а вторичное реле этот сигнал усиливает.
На лицевой части прибора (Рис. 3.) укреплены два манометра: один из них показывает давление питающего воздуха, а другой - величину выходного сигнала. Давление измеряемой среды действует на манометрическую пружину 7. Под действием давления свободный конец пружины перемещается в пределах нескольких миллиметров и через винт 11, верхний рычаг 14 и винт 10 изменяет положение заслонки по отношению к соплу 17. При изменении зазора между соплом и заслонкой, давление воздуха, поступающего к соплу через дроссель 23, будет меняться. Так как проходное сечение дросселя в 4 раза меньше проходного сечения сопла, то даже незначительные перемещения заслонки в несколько сотых миллиметра вызывают резкое изменение давления в проходящей к соплу линии. При перемещении заслонки меняется давление и под кожухом узла сильфонов вторичного реле. Под действием этого давления сильфоны начинают перемещаться, воздействуя заслонкой 4 и нижним концом штока на доступ питающего воздуха через сопло 5 и выход его в атмосферу через сопло 2, тем самым, меняя давление внутри меньшего сильфона узла 6.
В результате сильфоны остановятся в таком положении, когда отношение давления в полости малого сильфона к давлению под кожухом узла 6 будет равно отношению эффективных площадей большого и малого сильфонов. Только в этом случае сила, действующая на сильфон сверху, будет равна силе, действующей на них изнутри.
Вторичное реле усиливает давление, которое возникает при перемещении заслонки 18 относительно сопла 17. Но так как при перемещении заслонки даже на несколько сотых миллиметра давление увеличивается до максимума, а заслонка, как и конец пружины, имеет ход в несколько миллиметров, то для получения линейной зависимости между перемещением заслонки и давлением воздуха на выходе прибора заведена обратная связь. Усиленное во вторичном реле давление подается в узел обратной связи, где действуя на сильфон 22, через шток 21 вызывает перемещение сопла 17 вслед за заслонкой 18. Таким образом, сопло займет новое положение опять вблизи заслонки, но не дойдёт до нее ровно на такой зазор, который обеспечит, необходимую величину давления на сильфон 22, чтобы удерживать сопло в новом положении. В результате давление на выходе прибора будет пропорционально перемещению пружины 7 и, следовательно, измеряемому давлению.
5.б. Пропорциональная ячейка
Пропорциональной ячейкой называют схему умножения двух переменных на коэффициент, изменяющийся от нуля до бесконечности, с одновременным суммированием третьей переменной. Для выяснения функциональной зависимости выходного сигнала от входных сигналов и параметров настройки составим систему уравнений, характеризующих статической состояние рассматриваемого устройства.
Рис. 4. Схема пропорциональной ячейки.
Элемент 1, действующий в режиме суммирования, осуществляет операцию алгебраического суммирования:
элемент 2 - операцию повторения:
Применим для данного устройства уравнение:
Решив совместно эти уравнения относительно рвых, имеем:
Из последнего уравнения следует, что пропорциональная ячейка осуществляет операцию умножения разности двух переменных на постоянный коэффициент с одновременным суммированием третьей переменной. При использовании этой схемы в пропорциональных регуляторах переменная р3 служит для установки начального давления на выходе регулятора.
Пневматические устройства, в схемах которых имеется дроссельный сумматор в линии отрицательной обратной связи, склонны к автоколебательному режиму. Для гашения автоколебаний применяют демпфирующее звено. На схеме это звено образовано камерами а, б и постоянным дросселем. Коэффициент умножения k изменяется при изменении проводимости регулируемого дросселя.
5.в. Инерционное звено
Инерционное звено является звеном, выполняющим временные операции. Инерционное звено состоит из переменного сопротивления с проводимостью , соединенного с постоянной емкостью V.
Рис. 5. Схема инерционного звена.
Принимая во внимание, что зависимость между расходом через дроссель и перепадом на нем принята линейной, можно получить уравнение инерционного звена. Расход воздуха через дроссель:
Из уравнения состояния газа можно найти изменение количества воздуха в ёмкости
5.г. Интегрирующее звено
Интегрирующее звено может быть реализовано на усилителях с двумя или четырьмя входами, на входе которых установлено инерционное звено. На Рис. 6 представлены схемы интегрирования разности двух величин p1 и p2. Усилитель с четырьмя входами охвачен единичной отрицательной обратной связью посредством камеры г (действует как сумматор) и положительной обратной связью, обеспечиваемой подачей сигнала с выхода инерционного звена в камеру в. Таким образом, в динамическом отношении интегратор представляет собой инерционное звено, охваченное положительной жесткой обратной связью.
Передаточная функция интегратора:
где - постоянная времени инерционного звена, р - оператор Лапласа.
Интегратор выполняет функцию:
Погрешность операции интегрирования по схеме (Рис. 6) составляет 2-3%.
Скорость изменения давления на выходе интегратора зависит от степени открытия переменного дросселя и разности двух давлений на входе интегратора. С учетом проводимости дросселя и разности давлений скорость изменения выходного давления увеличивается.
5.д. Усилитель мощности
Усилители мощности предназначены для повторения непрерывного входного пневматического сигнала и усиления его по мощности (расходу воздуха). Усилители применяются в качестве выходных элементов в большинстве приборов, построенных из элементов УСЭППА. Модификации усилителей мощности различаются принципиальной схемой и технологическими характеристиками.
Рис. 7. Усилитель мощности (мощный повторитель). а) - упрощенная схема, б) - условное изображение.
Усилитель состоит из трех шайб, разделенных гибкими мембранами и собранных так, что в элементе образуются четыре камеры. В камеру А подается входной сигнал. Камера Б соединена с атмосферой, в камере В формируется выходной сигнал элемента, а камера Г соединена с источником питания. Принцип действия элемента -- компенсационный: усилие, развиваемое на сдвоенной мембране входным сигналом, непрерывно сравнивается, и компенсируется усилием, развиваемым на той же мембране выходным сигналом. При нарушении равновесия сил на мембранном блоке двойной шариковый клапан 2 откроет контакт, соединяющий выходную камеру. В с атмосферой или с камерой питания, что приведет к восстановлению равновесия.
В связи с тем, что в таком усилителе мембранный блок собран из грубых (менее чувствительных) мембран и не разгружен от действия посторонних усилий, повторение сигнала осуществляется со значительной статической ошибкой (до 5% стандартного диапазона пневматических сигналов). В то же время большие проходные сечения шариковых клапанов обеспечивают усилителю высокие динамические свойства.
5.е. Реле переключения
Реле переключения предназначено для поочередного соединения двух пневматических каналов с третьим. Реле можно использовать в различных системах контроля и регулирования, включая его по необходимой для каждого отдельного случая схеме.
Рис. 8. Реле переключения
Реле (рис. 8) состоит из трех камер, разделенных мембранами, жесткие центры которых являются заслонками сопл С1 и С2. Мембраны 1 и 3 жестко соединены между собой штоком 2. Давление команды рк подается в камеру А. Камера В сообщается с атмосферой. При рк=0 сопло С1 открыто в камеру Б, а сопло С2 закрыто под действием пружины. При рк не равным нулю -- наоборот.
5.ж. Задатчик маломощный
Задатчик маломощного типа предназначен для создания стабильного давления сжатого воздуха на выходе прибора, подаваемого обычно в глухие камеры приборов пневмоавтоматики. Он состоит из двух секций, отделенных одна от другой гибкой мембраной, жесткий центр которой служит заслонкой выпускного сопла, имеющего выход в атмосферу. Давление питания через постоянный дроссель Д подается на штуцер 1. Установку задания осуществляют с помощью настроечного винта 2, при вращении которого изменяется натяжение пружины 3. Мембрана сидящей камеры устанавливается в положение равновесия при входном давлении, пропорциональном силе сжатия пружины.
Рис. 9. Схема маломощного стабилизирующего задатчика.
Для построения распространенных типов систем ДАУ главными судовыми двигателями широко применяют задающие устройства, предназначенные для преобразования перемещения командного органа в пропорциональный ему выходной пневматический сигнал, используемый непосредственно или после усиления в системах управления. Такие пневмозадатчики входят в состав элементов УСЭППА, а также в комплект пневмоэлементов, выпускаемых фирмой "Вестингауз" (США) и используемых в отечественных системах ДАУ.
Статическое состояние пневмозадатчика фирмы "Вестингауз" (Рис. 10) характеризуется равенством нулевой суммы сил, действующих на мембрану 6; силы от сжатой настроечной пружины 7 и силы давления сжатого воздуха на выходе пневмозадатчика. Состояние равновесия нарушается при перемещении толкателя 15 роликом 16. Например, толкатель 15, двигаясь вниз перемещает в том же направлении подвижное гнездо клапана наполнения 13 с пружиной 3, открывая его. Воздух питания от входного штуцера 14 поступает в камеру а и через открытый клапан 13 в камеру б, далее через выходной штуцер 4 к приемному устройству. Через отверстие в корпусе 5 воздух поступает в надмембранную полость б, увеличивая в ней давление. Вследствие этого мембрана 6 прогибается вниз, сжимая настроечную пружину 7. При достижении выходным давлением заданного значения мембрана 6, переместившись вниз, займёт такое положение, при котором клапан 13 закроется. Стравливающий клапан 11 с подвижным гнездом 12 и пружиной 2 при этом остается закрытым.
Если выходное давление превысит азаданный уровень, то мембрана 6 преместится вниз, что приведет к открытию стравливающего клапана 11, часть воздуха из выходного трубопровода будет выпущена в атмосферу, и давление на выходе понизится. При излишнем понижении выходного давления мембрана 6 под действием пружины 7 переместится вверх, закроется стравливающий клапан 11, и снова откроется клапан наполнения 13. По окончании переходного процесса на выходе задатчика установится новое значение давления воздуха, пропорциональное перемещению толкателя 15. В состоянии равновесия клапаны наполнения и стравливающий будут закрыты. Аналогичным образом пневмозадатчик будет действовать при перемещении толкателя 15 вверх.
В конструкции задатчика предусмотрена возможность регулирования его статической характеристики. С помощью винта 10 осуществляется ее параллельное перемещение, то есть устанавливается начальное значение выходного давления. Гайка 9 с ввертышем 8 позволяет изменять наклон статической характеристик путём регулирования числа рабочих витков настроечной пружины 7.
Рис. 10. Пневматический пропорциональный задатчик фирмы «Вестингауз».
5.з. Исполнительный механизм с позиционером
Клапан, регулирующий подачу топлива, служит для установления его расхода в соответствии с величиной сигнала, поступающего от реле управления. Верхнее положение штока 7 соответствует закрытию клапана, нижнее -- полному открытию (рис. 11).
Рис. 11. Клапан с позиционером, регулирующий подачу топлива
Импульс от блока управления котлом передается посредством сжатого воздуха в камеру А позиционера (который выполняет также функции ускорителя). В качестве позиционера ускорителя использован универсальный вторичный прибор.
Равновесие штока 4 ускорителя определяется соотношением усилий, развиваемых, входным давлением в камере А и натяжением пружины 5 ускорителя. Камеры В и Г сообщены; рабочий воздух при давлении 280 кПа подведен к клапану 1. Камера Б позиционера соединена с атмосферой.
Если давление в камере А повышается, это вызывает смещение штока вниз и открытие выпускного клапана 2 камеры Г. Давление в камерах Г, В и над мембраной 6 топливного клапана будет при этом уменьшаться. В результате шток 7 клапана переместится вверх и расход мазута снизится. При снижении давления в камере А расход мазута соответственно увеличится.
Клапан снабжен также защитным приспособлением, с помощью которого осуществляется мгновенное прекращение подачи топлива к форсункам при обесточивании электропривода котельного вентилятора или аварийном снижении уровня воды в барабане котла. Защитное приспособление представляет собой электромагнитный клапан 5, установленный на магистрали сжатого воздуха между камерой Г позиционера и камерой мембраны топливного клапана 6. При возникновении аварийной ситуации электромагнит обесточивается и его пневматический золотник перекрывает сообщение камеры Г позиционера с пространством камеры мембраны, одновременно сообщая его с атмосферой, что приводит к быстрому закрытию топливного клапана.
При настройке закрытие клапана при давлении 35 кПа обеспечивается изменением натяжения пружины 5 позиционера, а полное открытие клапана при давлении на мембрану 6, равном 175 кПа, -- изменением числа рабочих витков пружины за счет ввинчивания ее верхней муфты.
6. Конструктивный расчет элементов
Повышение точности пневматического привода достигается введение местной обратной связи, которая называется позиционером. Мембранный пневмопривод (МПП), показанный на рис.11, состоит из мембраны с жестким центром, подпружиненным основной пружиной и пружиной обратной связи. Центр мембраны связан штоком с клапаном регулирующего органа. Пружина обратной связи воздействует на рычаг обратной связи (РОС). Управление мембраной осуществляется сжатым воздухом, поступающего от усилителя мощности (УМ), золотник которого перемещается штоком входного сильфона, связанным также с РОС. Таким образом, из входного управляющего пневмосигнала вычитается сигнал от рычага обратной связи.
Рис. 12. Пневматический исполнительный механизм с позиционером по перемещению
Получим уравнение статической характеристики МПП. Запишем уравнение баланса сил на РОС.
где сс, сп - жесткость сильфона и пружины позиционера, Sy - перемещение штока сильфона, Sп - перемещение мембраны, Fc - активная площадь сильфона; kвх= Fc/(cc+cп) - коэффициент усиления сильфона; kос = cп/(cc+cп) - коэффициент обратной связи.
Уравнение пневматического усилителя мощности:
где - коэффициент усиления УМ, P0 - давление питания УМ; Sy max - рабочий ход золотника УМ.
Уравнение сил на мембране:
kм - коэффициент усиления мембраны, Fм - активная площадь мембраны, cм - жесткость силовой пружины.
Объединяя полученные соотношения, находим:
Коэффициент усиления МПП равен: , поэтому
Активная площадь мембраны должна быть равна Fм = Nmax/P0.
Активная площадь сильфона выбирается из условия Fм = Ncmax/Pвхmax , где Ncmax - максимальное усилие на рычаге сравнения.
Жесткость пружины позиционера и основной пружины определяется из условий:
7. Заключение
Среди судовых технических средств автоматизации занимают особое место. Порожденные потребностями совершенствования эксплуатации судовых технических средств, они неразрывно связаны, прежде всего, с процессами, протекающими в конкретных объектах. Поэтому неравномерны и обречены на неудачу попытки конструировать системы автоматического управления на базе любых средств автоматизации, пригодных для любых агрегатов, независимо от сущности, протекающих в них процессов и технологического назначения. Следовательно, возникает проблема развития таких средств автоматизации, которые могли бы обеспечить автоматизацию новейших судовых технических средств и технологий. Использование современных методов и средств автоматизации и вычислительной техники для совершенствования управления объектами и технологиями впервые привело техническую эксплуатацию из области наблюдения в область абстрагирования с помощью математических моделей.
Высокая эффективность работы средств автоматизации может быть достигнута только на базе гармоничного сочетания их характеристик с характеристиками объектов автоматизации. Количественная оценка эффективности использования средств автоматизации должна определяться эффективностью использования объектов и технологий, не исключая также повышение надежности объектов, их ресурса, экономичности технологий, совершенствование эксплуатации.
Список литературы
1. «Технические средства автоматизации судовых энергетических установок» М.А.Журенко, Н.В.Таранчук . Москва “Транспорт” 1990г
2. «Основы автоматики и комплексная автоматизация судовых пароэнергетических установок» В. Ф. Сыромятников. Москва «Транспорт» 1983 г.
3. «Основы автоматики и комплексная автоматизация судовых пароэнергетических установок» В. И. Печененко, Г. В. Козьминых. Москва «Транспорт» 1979 г
4. Шифрин М.Ш. «Автоматическое регулирование судовых паросиловых установок»: Учебное пособие для вузов морского транспорта - Л.: Судпромгиз, 1963.- 580 с.
5. «Практические занятия по ТСА.» Л.В. Вишневский.ОНМА.2003 г.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Аппроксимация кривой разгона апериодическим звеном первого порядка с запаздыванием. Рассмотрение кривой разгона с самовыравниванием. Динамические настройки пропорционально-интегрального регулятора для апериодического критерия по методу Копеловича.
контрольная работа [1,5 M], добавлен 11.05.2012Синтез пропорционально-интегрально-дифференциального регулятора, обеспечивающего для замкнутой системы показатели точности и качества управления. Амплитудно-частотная характеристика, динамический анализ и переходный процесс скорректированной системы.
курсовая работа [658,0 K], добавлен 06.08.2013Расчет областей устойчивости пропорционально-интегрально-дифференциального регулятора. Выбор оптимальных параметров регулирования. Построение передаточной функции, области устойчивости. Подбор коэффициентов для определения наибольшей устойчивости системы.
контрольная работа [1,0 M], добавлен 11.06.2014Способы аппроксимации кривой разгона апериодическим звеном первого порядка с запаздыванием. Оптимальные настройки регулятора (метод Копеловича). Нахождение передаточной функции замкнутой системы. Моделирование АСР с использованием программы 20-sim.
контрольная работа [418,7 K], добавлен 11.05.2012Определение и расчет типового регулятора ПИ, ПИД, минимизируещего интегральный квадратичный критерий при заданном ограничении. Расчет области устойчивости в плоскости настроечных параметров регулятора. Определение, расчет и постройка АФХ разомкнутой АСР.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 23.01.2012Системы, основанные на принципах. Базовые понятия нечеткой логики. Общая структура устройств нечеткой логики. Микроконтроллер и процессор нечеткой логики. Определение входных и выходных переменных системы. Преимущества применения нечеткой логики.
контрольная работа [596,8 K], добавлен 01.10.2016Исследование особенностей операционного усилителя. Расчет пропорционально-интегрального и пропорционально-дифференциального звена. Определение минимально возможного значения сопротивления резистора. Схема неинвертируемого усилителя переменного напряжения.
контрольная работа [266,5 K], добавлен 05.01.2015Идентификация объекта управления, воздействие на него тестового сигнала в виде ступенчатого изменения, получение разгонной характеристики. Расчет и оптимизация настроек непрерывного регулятора. Анализ замкнутой системы, состоящей из объекта и регулятора.
курсовая работа [843,0 K], добавлен 24.04.2010Изучение общих принципов построения пропорционально-интегрально-дифференциальных технологических регуляторов. Проектирование алгоритма регуляторов температуры на базе дешевых микроконтроллеров MSP430 (Texas Instruments). Дискретная форма регулятора.
дипломная работа [2,2 M], добавлен 12.10.2015Проектирование цифрового регулятора для построения электропривода с фазовой синхронизацией, работающего в области низких частот вращения. Основные функции цифрового регулятора. Структура и расчет параметров регулятора и системы управления электропривода.
дипломная работа [3,6 M], добавлен 02.01.2011Расчет дискретного регулятора, обеспечивающего максимальную скорость переходного процесса. Формирование интегрального квадратичного критерия. Синтез компенсатора, непрерывного и дискретного регулятора, компенсатора, оптимального закона управления.
курсовая работа [863,9 K], добавлен 19.12.2010Расчёт настроек ПИ-регулятора в контуре регулирования температуры. Схема одноконтурной системы управления. Настройки, обеспечивающие для заданного объекта процесс регулирования, удовлетворяющий данным критериям качества. Передаточная функция регулятора.
контрольная работа [2,0 M], добавлен 01.06.2015Расчет и анализ показателей устойчивости системы при использовании типовых регуляторов пропорционального, интегрального и пропорционально интегрального типа. Описание процесса нахождения передаточных функций, построение графиков переходных процессов.
курсовая работа [4,7 M], добавлен 17.07.2015Сущность технологического процесса. Дискретные выходы и возможность их программирования. Применение ПИД-регулятора на примере моделирования автоклава. S-модель астатического регулятора. Настройка автоматического регулятора. Их виды и преимущества.
курсовая работа [4,2 M], добавлен 29.05.2010Описание котла как объекта регулирования давления пара. Принципиальная, функциональная и структурная схема регулятора, его передаточная функция, уравнение динамики и статики. Расчет исполнительного механизма. Схема установки с комбинированным отоплением.
курсовая работа [10,4 M], добавлен 05.04.2016Расчёт и проверка структуры и параметров дискретного регулятора и дискретного компенсатора. Аналитическое конструирование регулятора с выбором его структуры и параметров. Формирование интегрального квадратического критерия и выбор весовых коэффициентов.
курсовая работа [195,3 K], добавлен 11.02.2012Анализ свойств объекта управления, типовых регуляторов и выбор типа регулятора. Расчёт оптимальных параметров настроек регуляторов. Зависимость регулирующего воздействия от отклонения регулируемой величины. Интегральный и пропорциональный регуляторы.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 11.02.2014Назначение и область применения устройства - выявление отклонений от нужной температуры и предотвращение ее критического изменения. Структурная схема регулятора температуры. Расчет узлов и блоков. Выбор элементной базы. Разработка принципиальной схемы.
курсовая работа [1,3 M], добавлен 31.03.2013Классификация электромагнитных подвесов. Построение математической модели стенда. Программная реализация пропорционально-интегрально-дифференциального регулятора. Описание микроконтроллера ATmega 328 и платы Arduino. Сборка и ввод стенда в эксплуатацию.
дипломная работа [2,6 M], добавлен 09.06.2014Разработка структурной схемы регулятора напряжения для бортовой сети автомобиля. Расчет генератора прямоугольных импульсов, компаратора напряжения, датчика температуры, выходного каскада. Технологический маршрут изготовления монокристального регулятора.
дипломная работа [735,8 K], добавлен 29.09.2010