Система автоматического регулирования температуры воздуха в теплице

Оценить устойчивости данной системы автоматизации температурой воздуха в теплице можно на основании анализа различных критериев: Гурвица, Найквиста, Михайлова и пр.Анализ устойчивости по критерию Найквиста — МихайловаКритерий устойчивости Найквиста основан на использовании амплитудно-фазовой частотной характеристики (АФЧХ) разомкнутой системы.Определим устойчивость САР температуры воздуха в теплице с данными значениями параметров. Разомкнем систему и запишем ее передаточную функцию:Все звенья разомкнутой системы устойчивы, поскольку одно звено имеет 2-й порядок, и коэффициенты их характеристических уравнений положительны.Частотная передаточная функция разомкнутой системы:Представим данное уравнение в виде:Получаем:Для оценки устойчивости системы построим годографГодограф разомкнутой системы выглядит следующим образом:Рисунок 2.8 – Годографхарактеристической функцииЕсли разомкнутая система устойчива (k=0), то по критерию Найквиста — Михайлова, если разомкнутая САУ устойчива, то для устойчивости замкнутой САУ необходимо и достаточно, чтобы фунция не охватывала критическую точку (-1;i0) при изменении от 0 до .По графику видно, что система является устойчивой, т.к годограф характеристического вектора разомкнутой системы при изменении частоты от 0 до ∞ не охватывает точку с координатами ( -1 , j0 )Получение значения и удовлетворяют рекомендованным величинам запасов по амплитуде и по фазе.Анализ устойчивости по критерию ГурвицаОпределим устойчивость САР температуры воздуха в теплице. Для этого выполним преобразование передаточной функций системы, из которых следует это характеристическое уравнение системы:Для анализа устойчивости по критерию Гурвица необходимо выполнить оценку коэффициентов характеристического уравнения, а также произвести вычисления определителя:>0, >0, >0,;>0Очевидно, что в данном случае все коэффициенты, представленного выше, характеристического уравнения больше нуля.Полученный результат показывает, что система устойчива.2.4. Построение переходного процесса на ЭВМДля построения переходных характеристик также используем пакет для математического моделирования PTC Mathcad. По полученным аналитическим выражениям построим графики ИХ и ПХ.Рисунок 2.9 – Переходная характеристика системы Рисунок 2.10– Импульсная характеристика2.5. Подбор параметров САРСистема с исходными параметрами имеет значительную величину перерегулирования, которая достигает 50%. Оценим изменения ИХ при изменении коэффициента усиления схемы САР. Исходный коэффициент усиления составляет 50, выполним измерения также для 30 и 20. Результаты представим на графике 2.11.Рисунок 2.11 – Импульсные характеристики системы для различных настроек Таким образом, при коэффициенте усиления равном 30 удается добиться наилучших параметров быстродействия и регулирования.Далее необходимо выполнить оценку прямых показателей качества управления проектируемой САР.Оценка качества регулированияПод качеством САУ понимают показатели качества переходного процесса и ошибку в установившемся состоянии. К показателям качества переходного процесса относятся:- время установления tуст – это промежуток времени, за который переходной процесс впервые достигает установившегося значения;- время регулирования tп. п. (переходного процесса) – время, за которое переходная характеристика становится и остается по абсолютной величине меньше наперед заданной величины перерегулирования .По каналу управления:Перерегулирование: [%],где Δyмах - максимальное значение;Δy∞ - новое установившееся состояние. Затухание за период: [%],где y1- первое максимальное значение;y3- третье максимальное значение.Определим величину перерегурования.Если нет специальных требований к системе, то нормальным считается перерегулирование <20%.При изменении и система автоматизации не имеет перерегулирования. В данном случае останавливаемся на варианте при . В этом случае наблюдается наибольшее быстродействие системы.Быстродействие системы характеризуется временем регулирования и установления.Время регулирования может определено интегрированием времени от начала переходной функции до момента, когда отклонение выводной величины не превышает допустимой величины:По графикам на рисунке 2.11 определяем время регулирования равным. В нашей системе для переходной функции по управляющему воздействию:.Для переходных процессов по возмущающему воздействию определяется максимальное отклонение регулируемой величины от установившегося значения, приходящееся на единицу возмущающего воздействия F(t):В нашем случае при F(t)=1(t)Колебательность переходного процесса определяется числом N перерегулирования для переходной функции по управляющему воздействию или числом колебаний N для переходной функции по возмущающему воздействию за время переходного процесса. Для нашей системы N=0, обычно приемлемым числом колебаний считается N2…3.Определим параметры качества текущей САУ:Таким образом, можно говорить о достаточном качестве данной системы управления. Время регулирования данной САР составляет 896 с,.Колебательность системы равна 0.ЗАКЛЮЧЕНИЕВ ходе выполнения данного курсового проекта была синтезирована система автоматического регулирования температуры воздуха в теплице. При выполнении проекта были успешно решены следующие задачи:Выполнен анализ и описаниеструктурной схемы управления. Рассмотрены используемые механики для регулирования температуры воздуха внутри теплицы посредством водяного отопления.Определены передаточные функции динамической модеоли САРВыполнен расчети построение частотных характеристик системыСпроектированная САР проверена на устойчивать по нескольким критериямПостроены графики импульсной характеристики и переходноого процесса для различных настроек САРОпределены основные показатели качестваСАРВ результате проектирования получена система управления, уоторая полностью отвечате техническим требованиям как по быстродействию, так и по качественным параметрам регулирования.СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫБокова О.И., Сидоров А.В. радиоавтоматика. Методические указания по выполнению курсовой работы слушателями факультета заочного обучения, обучающимися по специальности 11.05.02 – Специальные радиотехнические системы / О.И. Бокова, А.В. Сидоров – Воронеж: ВИ МВД России, 2014. – 35 с.Астрецов Д. В. Системы радиоавтоматики. Методические указания к выполнению курсовой работы по курсу "Теория управления и радиоавтоматика" Екатеринбург. Издательство УГТУ, 1997, 36 с.Радиоавтоматика / В.А. Бесекерский [и др.]; под ред. В.А. Бесекерского. – М.: Высш. шк., 1985. – 271 с.Коновалов Г.Ф. Радиоавтоматика / Г.Ф. Коновалов. – М.: Высш. шк., 1990. – 335 с. Келим Ю.М. Контроль и метрологическое обеспечение средств и систем автоматизации: учебник для студ. Учрежд. СПО. – М.: Издательский центр «Академия», 2014. – 352с.Дополнительные источники:Шишмарев В.Ю. Автоматика. – М.: Издательский центр «Академия», 2017.Колчков В. И. Метрология, стандартизация и сертификация. - М.: Владос, 2017.Зайцев С. А. Метрология, стандартизация и сертификация в энергетике. - М.: Издательский центр «Академия», 2017Келим Ю.М. «Типовые элементы систем автоматического управления», учебное пособие. – М.:ИНФРА-М, 2016. Лазарева Т.Я. Основы теории автоматического управления. – Т.: Издательство ТГТУ, 2016.Камразе А.Н., Фитерман М.Я. «Контрольно-измерительные приборы и автоматика», учебник.- Л. Химия, 2016Шахгильдян В.В. Системы фазовой автоподстройки частоты / В.В. Шахгильдян, А.А. Ляховкин. – М.: Связь, 1972. – 333 с.Радиоприемные устройства / под ред. А.П. Жуковского. – М.: Высш. шк., 1989. – 342 с.Тихонов В.И. Статистический анализ и синтез радиотехнических устройств и систем / В.И. Тихонов, В.Н. Харисов. – М.: Радио и связь, 1991. – 608 с.Уидроу Б. Адаптивная обработка сигналов: пер. с англ. / Б. Уидроу, С. Стирнз. – М.: Радио и связь, 1989. – 440 с.Монзиго Р.А. Адаптивные антенные решетки: пер. с англ./ Р.А. Монзиго, Т.Ч. Миллер; под ред. В.А. Лексаченко. – М.: Радио и связь, 1986. – 446 с.Размещено на Allbest.ru