Автоматизация электрообогревательных устройств

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Задание 1. Управление обогревом птиц и поросят

Принципиальная схема управления для обогрева молодых животных.

Установки для обогрева молодняка животных и птицы обеспечивают нормативные параметры микроклимата за счет использования разного рода электронагревательных установок, иногда в комбинации с устройствами инфракрасного обогрева. Особо эффективно использование таких установок в зоне размещения поросят-сосунов.

Установка ЭИС-11И1 «Комби» состоит из 30 электрообогревательных устройств, каждое из которых включает в себя электрообогревательную панель (мощностью 0,25 кВт) напольного обогрева и инфракрасный обогреватель типа «Ирис» (мощностью 0,12 кВт) для обогрева поросят сверху.

В ручном режиме обогреватели включают кнопками SB3 и SB5 через магнитные пускатели КМ1 и КМ2. В автоматическом режиме эти же пускатели включаются (отключаются) по команде позиционных терморегуляторов A1 и А2, которые контролируют температуру на поверхности панели (А1) и воспринимают тепловой поток ИК-облучателя (А2). При этом оба нагревателя работают независимо один от другого. Токовое реле К1 отключает установку контактами К1 при нарушении изоляции.

В автоматическом режиме эти же пускатели включаются по команде позиционных терморегуляторов А1 и А2, которые контролируют температуру на поверхности панели ( А1 ) и воспринимает тепловой поток ИК - облучателя (А2). При этом оба нагревателя работают независимо один от другого.

Такое реле К1 отключает установку контактами К1 при нарушении изоляции.

Электробрудеры используют для местного обогрева птицы и поросят. Температурный режим (22…38 °С) под брудером (рисунок 12) на площади 2,2 м² создается четырьмя электронагревателями мощностью по 0,25 кВт каждый. Управление температурой обогрева пола, на котором располагаются цыплята, происходит вручную за счет изменения высоты подвеса брудера или автоматически с помощью термодатчика ТЕ и терморегулятора ТС.

Функциональная электрическая схема для обогрева молодняка животных

ОР - объект регулирования обогревателей ( помещение )

РО - регулирующий орган терморегулятор

ИО - исполнительный орган пускателя КМ1 и КМ2

УО - усилительный орган

СО - сравнительный орган термореле терморегулятор

ВО - воспринимающий орган - термодатчик терморегулятор

Задание 2

Пусть уравнение для трех элементарных звеньев и местной обработанной связи были:

1-е звено: 3p²y - 7py = 3x

2-e звено: py + 7y = 3x

3-e звено: 3py + 7y =3x

Местная обратная связь: 3y = x

Передаточная функция звеньев:

1. W₁(p)= =

2. W₂(p)= =

3. W₃(p)= =

Обратная связь W_ос(p)= =

По заданным уравнения находится передаточные функции этих звеньев.

Изобразим схему алгоритмической структуры АСР ( рис. 2.1 ). Здесь х_ВН (р) - внешнее воздействие.

Рис 2.1 - Структурная схема САУ

Находим общую передаточную функцию для разомкнутой АС, для чего имеющуюся замкнутую АС разомкнем ( этот разрыв можно сделать между любыми другими звеньями ) в точки Q.

W_2oc (p)=.

В значении «+» при отрицательной обратной связи, «-» при положительной обратной связи.

В этой задаче обратная связь положительная W_2ос(p)= = (на рис. 2.1, сектор поэтому мы заштриховали) и при подстановке в формулу для второго элемента, охваченного местной связью, получим:

W_2oc (p)==

Общая передаточная функция для разомкнутой системы будет равна

W_раз(р)=W₁(p)·W_2oc(p)·W₃(p)=··=

Определение устойчивости по критерию Найквиста.

Находим комплексный коэффициент передачи для разомкнутой АС, подставляя jщ вместо оператора p:

W(jщ) =

так как j=, то j²= -1, j³= - j, j⁴= 1, тогда

W(jщ) =.

Чтобы представить комплексный коэффициент передачи в виде комплексного числа, имеющего действительную R (щ ) и мнимую J ( щ ) части, умножим и разделим полученный результат на сопряжанные знаменателю комплексного число

и получим:

W(j)=

Давая различные значения частоте , находим координаты R () и J () точек годографа комплексного коэффициента передачи.

Начинать нахождение координат точек годографа с характерных точек, а именно: с точки при >0,при >?, точек, в которых годограф пересекает оси координат, а затем найти координаты промежуточных точек годографа, при необходимости можно найти экстремумы годографа.

При >0 получим:

R ()_щ>0= - 0.000063; J ()_щ>0= -?.

Мы нашли точки, которые являются местом пересечения годографа с осью абсцисс те соблюдают условие.

Найдем точки пересечения годографа с осью ординат.

486²+2646 = 0

Корней нет, это значит, что годограф не пересекает ось абсцисс.

Положив, что R ()=0, то есть числитель равен 0.

81²+441 = 0.

Корней нет, что означает, что годограф не пересекает ось ординат.

По такому же методу найдем координаты точек пересечения годографа с осью ординат.

При >? находим, разделив числитель и знаменатель, R() и J() на (²):

R()=;

R()_щ>?>0, а

J()=

J(_щ>?>0.

Сведем полученные данные в таблице 1.

Таблица .1 - Зависимость R и J от

	R (	J (
0	-0,000063	0
?	0	0

Рисунок 2.2 - Годограф Найквиста.



Вывод: замкнутая ЛС устойчива, так как амплитудно-фазовая характеристика W ( j щ ) разомкнутой системы не охватывает точки координатами ( - 1; j0 ).

Чтобы определить устойчивость АС по критериям Гурвица и Михайлова, необходимо найти характеристическое уравнение для замкнутой АС. Для этого найдем сначала передаточную функцию для разомкнутой АС.

Выше было получена передаточная функция для разомкнутой системы:

W_раз ( р)=.

Для замкнутой системы в случае отрицательной обратной связи передаточная функция будет равна:

W_замк (p)=

Где знаменатель есть характеристическое уравнение для замкнутой АС, т.е.

9р⁴+54р³-49р²-294р-9=0.

Определяем устойчивость по критерию Михайлова

В характеристическом уравнении для замкнутой АС вместо оператора р поставим значение jщ и получим:

M ( jщ )= 9(jщ)²+54(jщ)³-49(jщ)²-294(jщ)+9= (9+49 щ²+9 щ⁴)- j(294 щ+45 щ³),

Где h (щ)=9+49 щ²+9 щ⁴; g (щ)=294 щ+59 щ³.

Найдем координаты точек годографа Михайлова, так же, как при построении годографа по критерию Найквиста.

При щ>0 получим : h (щ) _щ>0=9; g (щ)_щ>0=0.

При щ>? получим: h (щ) _щ>?=?; g (щ)_щ>?=-?.

Приравнивая g (щ) =0, находим корни уравнений:

294 щ+54 щ³=0; щ=0 годограф нейквист обогрев молодняк

Приравнивая h(щ)=0, находим корни уравнения:

9 щ⁴+49 щ²+9=0, положив щ²=х, получим:

9х²+49 щ+9=0

Решаем уравнение: х₁=-0,19; х₂=-5,3

Сводим полученные данные в таблицу 1.1

Таблица 1.1

щ	H (щ)	G (щ)
0	9	0
0,5	21,8	153,75
0,3	13,5	89,7
?	?	-?

Годограф имеет характер (рис. 2. 3)

Рисунок 2.3 - Годограф Михайлова

Вывод: Годограф Михайлова пересекается последовательно оси координат, следовательно, автоматическая система устойчива.

Таким образом, все критерии устойчивости показали, что рассматривая САР является устойчивой.

Выбор корректирующего устройства для обеспечения устройства работы САР.

Чтобы обеспечить устойчивость системы введем в третье звено корректирующее устройство - идеальный дифференцирующий элемент на операционном усилителе.

Его передаточная функция W_ку(p)=2, Т=R*C.

Рисунок - 2.4 - Корректирующее устройство САР (идеальное дифференцирующий элемент на операционном усилителе)

Система с корректирующим устройством будет иметь вид:

Рисунок 2.5 - Структурная схема САР с корректирующим звеном



Найдем общую передаточную функцию третьего звена с отрицательной обратной связью ( так как W_ky (p)=2):

W₃(p)==.

Общая передаточная функция системы с корректирующим устройством устройством в разомкнутом состоянии:

W_{раз (с ку)}(р)=W₁(p) · W_2oc(p) · W_3ку (р)

Подставляя значения получим:

W_{раз (с ку)}(р) =

Найдем передаточную функцию системы в замкнутом состоянии:

W_замк(р)=

W_замк(р)=

Характеристика будет иметь вид:

54р⁹+531р⁶+1011р⁴-2513р³-6943р²-1599р+189=0

Далее находим устойчивость по критерию Михайлова:

В характеристическом уравнении для замкнутой АС вместо оператора (р) подставим значение (jщ) и получим:

M (jщ)= 54(jщ) ⁹+531(jщ) ⁶+1011(jщ) ⁴-2513(jщ) ³-6943(jщ) ²-1599(jщ) +189=0

Так как j=, то j²= -1, j³= -j, j⁴=1, тогда

M (jщ)= 54(jщ) ⁹+531(jщ) ⁶+1011(jщ) ⁴-2513(jщ) ³-6943(jщ) ²-1599(jщ) +189=(187-513щ⁶+1011щ⁴+6943щ²)-j(54щ⁹-2513щ³+1599щ) где

H(щ)=187+531щ⁶+1011щ⁴+6943щ²

G(щ)= -54щ⁹+2513щ³-1599щ

Найдем координаты точек годографа Михайлова, так же, как при построении годографа по критерию Найквиста.

При щ>0 получим:h(щ) _щ>0=187; g(щ)_щ>0=0.

При щ>? получим: h(щ)_щ>?=?; g(щ)_щ>?= -?.

Сводим полученные данные в таблицу. 1.2.

Таблица 1.2.

щ	H(щ)	G(щ)
0	187	0
0,1	256,5	-157,4
?	?	- ?

Годограф имеет характеристику (рис.2.4).

Рисунок 2.4 - Годограф Михайлова

Вывод: Годограф Михайлова не пересекает последовательно оси координат, следовательно, автоматическая система с корректирующим элементом неустойчивая. А так как прежние критерии показали, что система является устойчивой, то следовательно этот корректирующий элемент не подходит и для этой системы нужно выбирать более сложный.



Список литературы

1. Бородин И.Ф., Сидник Ю.А. Автоматика технических процессов. - Москва, КолосС, 2003.- 344с.

2. Бородин И.Ф., Кирилин Н.И. - Основы автоматики и автоматизации технологических процессов, 1977. - 328с.

3. Мартыненко И.И., Б.Л. Головинский., Р.Д. Проценко, Т.Ф. Резниченко Автоматика и автоматизация производственных процессов. - Москва: Агропромиздат, 1985. - 335 с.

Размещено на Allbest.ru