Министерство образования Российской Федерации Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образ...
13 downloads
185 Views
643KB Size
Report
This content was uploaded by our users and we assume good faith they have the permission to share this book. If you own the copyright to this book and it is wrongfully on our website, we offer a simple DMCA procedure to remove your content from our site. Start by pressing the button below!
Report copyright / DMCA form
Министерство образования Российской Федерации Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
Северо-Западный государственный заочный технический университет
Кафедра теплотехники и теплоэнергетики
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ЗАДАНИЯ НА КОНТРОЛЬНЫЕ РАБОТЫ МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ВЫПОЛНЕНИЮ КОНТРОЛЬНЫХ РАБОТ
Факультет энергетический Направление и специальности подготовки дипломированных специалистов: 650800 – теплоэнергетика 100500 – тепловые электростанции 100700 – промышленная теплоэнергетика Направление подготовки бакалавров 550900 – теплоэнергетика
Санкт - Петербург 2003 г.
Утверждено редакционно-издательским советом университета УДК 621.1.016. – 52(075.8) Теоретические основы автоматического управления: Рабочая программа, задания на контрольные работы, методические указания к выполнению контрольных работ. - СПб.: СЗТУ, 2003 – 23 с. В данном курсе рассматриваются вопросы теории автоматического управления тепловыми процессами с учетом современных требований, предъявляемых к качеству и надежности регулирования режимами работы теплоэнергетических объектов промышленности. Приведена рабочая программа курса, вопросы для самопроверки, представлены варианты задания на контрольные работы. Выполнение контрольной работы 2 предусматривает использование ЭВМ (электронно-вычислительной машины). Рассмотрено на заседании кафедры теплотехники и теплоэнергетики 13 ноября 2003г., одобрено методической комиссией энергетического факультета 14 ноября 2003г. Рецензенты: кафедра теплотехники и теплоэнергетики Северо-Западного государственного заочного технического университета (зав. кафедрой З.Ф.Каримов, д-р техн. наук, проф.); А.П.Бельский, д-р техн. наук, проф. кафедры промышленной теплоэнергетики СПбГТУРП. Составитель: Е.А.Блинов, канд. техн. наук, доц,
© Северо-Западный государственный заочный технический университет, 2003 г. 2
1. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИЗУЧЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ Цель изучения дисциплины – формирование знаний и навыков в области теории автоматического управления тепловыми процессами, а также овладение современными методами расчета автоматических систем регулирования тепловых процессов с использованием вычислительной техники. Это будет способствовать освоению принципов построения автоматических и автоматизированных систем управления, обеспечивающих эффективное ведение теплотехнических процессов на ТЭС, АЭС и промышленных предприятиях. Задачи изучения дисциплины: 1. Освоение статических и динамических свойств тепловых объектов регулирования и изучение их особенностей в условиях ТЭС, АЭС и промышленных предприятий. 2. Овладение теоретическими основами управления и регулирования, а также основами анализа и синтеза автоматических систем регулирования. 3. Получение практических навыков расчета автоматических систем регулирования с использованием ЭВМ. Место дисциплины в учебном процессе. Дисциплина базируется на знаниях, полученных при из0учении курсов: «Физика», «Высшая математика», «Теплотехнические измерения и приборы», «Тепломассообменное оборудование предприятий», «Котельные установки и парогенераторы», «Турбины тепловых и атомных электростанций». Знания, полученные при изучении данного курса, используются при изучении дисциплин специализации: «Автоматизация энергетических установок ТЭС и АЭС», «Автоматизация теплоэнергетических установок и систем теплоснабжения» и при дипломном проектировании.
3
2. СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ 2.1. Структура изучения дисциплины
Теоретические основы автоматического управления
Аудиторские занятия
Самостоятельная работа
Лекции
Контрольные работы
Лабораторные работы
Оформление лабораторных работ
Решение контрольной работы 2 на ЭВМ
Углубленное изучение теоретического курса
Отчетность
Лабораторные работы
Контрольные работы
Экзамен
4
2.2. Рабочая программа (100 часов) 2.2.1. Роль автоматизации для управления процессами на ТЭС, АЭС и промышленных предприятиях (4 часа) [3], с. 4 … 8 Автоматизация как основа технического прогресса современного промышленного производства. Вклад российских и зарубежных ученых в развитие фундаментальных основ теории автоматического регулирования. Развитие теории и практики автоматизации тепловых процессов. Роль и значение автоматизированных систем управления технологическими процессами (АСУ ТП) в энергетике и современном промышленном производстве. Технико-экономические аспекты эффективности автоматизированных систем управления тепловыми процессами ТЭС, АЭС и промышленных предприятий. Вопросы для самопроверки 1. Что такое автоматизация? 2. Роль автоматизации в управлении технологическими процессами. 3. Поясните связь между развитием теплоэнергетики и автоматизации. Этапы развития средств автоматического управления и регулирования. 4. Что такое АСУ ТП; отличие АСУ ТП от АСУ производством и АСУ предприятием? 5. Что такое комплекс технических средств автоматизации (КТСА)? 2.2.2. Основные принципы автоматического регулирования (8 часов) [3], с. 5 … 18; [2], с. 4 … 13 Задачи автоматического регулирования и управления. Классификация современных устройств автоматизации по видам: тепловой контроль, автоматическое регулирование и управление, тепловая защита, автоблокировки, автопереключение, дистанционное управление, технологическая сигнализация. Понятие об автоматической системе регулирования как совокупности объекта и регулятора. Классификация автоматических систем регулирования (АСР): стабилизирующие, программные, следящие, экстремальные, замкнутые и разомкнутые, непрерывные и дискретные, одноконтурные и многоконтурные и т. д. Вопросы для самопроверки 1. Как классифицируются современные устройства автоматизации по их виду? 2. Что понимается под автоматическим регулированием технологического процесса? 5
3. Дайте характеристику объекту регулирования и регулирующему устройству. 4. Дайте определение автоматическим программным, следящим системам стабилизации и покажите на примере, где они могут быть использованы в теплоэнергетике. 5. Какая АСР называется замкнутой и разомкнутой, непрерывной и дискретной, одноконтурной и многоконтурной? 6. Дайте определение автоматическим системам связанного, несвязанного и автономного регулирования. 2.2.3. Основные свойства тепловых объектов (12 часов) [1], с. 177 … 184; [2], с. 13 … 30 Нагрузка и емкость объекта. Одноемкостные и многоемкостные объекты регулирования. Самовыравнивание объекта регулирования. Статические и астатические объекты регулирования. Статические и динамические параметры тепловых объектов регулирования и методы их определения. Вопросы для самопроверки 1. Дайте определение статической и динамической характеристикам объекта регулирования и приведите примеры. 2. Что такое нагрузка и емкость объекта регулирования? 3. Объясните явление самовыравнивания. 4. Приведите примеры тепловых объектов, обладающих самовыравниванием и без самовыравнивания. 5. Дайте определение времени разгона, постоянной времени, коэффициента передачи (усиления) объекта регулирования. 6. Поясните на примере аналитическое определение динамических свойств простейших тепловых объектов регулирования. 7. Объясните методику определения динамических характеристик объектов регулирования экспериментальным путем. 2.2.4. Основы линейной теории автоматического регулирования (20 часов) [1], с. 19 … 65, 69 … 177; [2], с. 30 … 52 Линейные и нелинейные АСР. Определение статических характеристик отдельных элементов и АСР в целом. Динамика автоматических систем регулирования. Методы решения дифференциальных уравнений АСР тепловых процессов и анализ решений. Функциональные и структурные схемы АСР. Внешние воздействия на АСР. Линеаризация нелинейностей. Передаточные функции элементов и АСР в целом (преобразование Лапласа). Временные и частотные характеристики 6
линейных АСР и их элементов. Элементарные типовые динамические звенья, их характеристики и соединения звеньев. Основные элементы реальных АСР тепловых процессов и представление их типовыми звеньями. Вопросы для самопроверки 1. Что такое функциональная и структурная схемы регулирования? 2. Каким образом составить дифференциальное уравнение рассматриваемой АСР? 3. Перечислите основные типовые динамические звенья и дайте им характеристику. 4. Что такое коэффициент усиления звена и как его определить? 5. Перечислите основные соединения звеньев и охарактеризуйте их. 6. Дайте определение передаточных функций звена, разомкнутой, замкнутой АСР и объясните способ их получения. 7. Как получить уравнения звеньев АСР в отклонениях? 8. Перечислите методы линеаризации уравнений нелинейных зависимостей. 9. Как построить статическую характеристику системы при последовательном, параллельном и встречно-параллельном соединении звеньев? 10. Как повысить статическую точность регулирования АСР? 2.2.5. Устойчивость линейных автоматических систем регулирования (16 часов) [1], с. 184 … 238; [2], с. 59 … 71 Понятие об устойчивости. Характеристическое уравнение системы. Алгебраические критерии устойчивости (Вышнеградского, Рауса – Гурвица). Частотные критерии устойчивости (Михайлова, Найквиста). Исследование устойчивости линейных АСР; способы выделения областей устойчивости. Исследование на устойчивость систем с запаздыванием. Способы повышения устойчивости АСР. Понятие запаса устойчивости. Вопросы для самопроверки 1. Дайте определение устойчивости системы. 2. Дайте определение критериев устойчивости Вышнеградского, Гурвица, Михайлова, Найквиста. 3. В каких случаях применяется тот или иной критерий устойчивости? 4. Изложите общую идею и методику применения критериев устойчивости для выделения областей устойчивости. 5. Перечислите способы повышения устойчивости АСР. 6. Дайте характеристику запасу устойчивости АСР. 7
2.2.6. Типовые линейные законы регулирования и их характеристики (16 часов) [1], с. 65 … 80; [2], с. 33 … 39 Законы регулирования. Классификация регуляторов по законам регулирования и их характеристики. Формирование типовых законов с помощью обратных связей. Параметры настройки промышленных регуляторов. Вопросы для самопроверки 1. Назовите основные функциональные элементы регулятора и объясните их назначение. 2. Дайте определение закона регулирования и приведите классификацию регуляторов по законам регулирования. 3. Дайте характеристику регуляторам прямого и непрямого действия. 4. Объясните назначение обратных связей. 5. Перечислите, в каких случаях применяются электронные, гидравлические и пневматические регуляторы и дайте техническую характеристику этих регуляторов. 6. Рассмотрите принципиальную схему одного из промышленных регуляторов, применяемых при автоматизации тепловых процессов. 7. Какие параметры настройки имеют промышленные регуляторы (в соответствии с законом регулирования) и как ох определить? 2.2.7. Качество переходных процессов в линейных автоматических системах регулирования (16 часов) [1], с. 237 … 276; [2], с. 71 … 79 Показатели качества процесса регулирования. Методы оценки качества процессов регулирования. Построение переходного процесса по вещественной частотной характеристике системы. Моделирование процессов регулирования на вычислительных машинах. Вопросы для самопроверки 1. Перечислите основные показатели качества процесса регулирования, дайте им краткую характеристику, используйте для этого график переходного процесса. 2. Охарактеризуйте косвенные оценки качества процесса регулирования. 3. Как осуществить построение кривой переходного процесса регулирования? 4. Каков порядок машинного моделирования автоматических систем? 5. Какие методы оценки качества процесса регулирования нашли наибольшее применение? 8
2.2.8. Функциональная и техническая структура АСУ ТП ТЭС, АЭС и промышленных предприятий (8 часов) [3], с. 11 … 13, 16 … 20, 42 … 44; [4], [5] Цепи управления, их декомпозиция. Иерархический принцип построения системы управления. Понятие АСУ. Состав информационных и управляющих функций АСУ ТП. Общая характеристика технических средств АСУ ТП. Современные тенденции применения ЭВМ и микропроцессорной техники в АСУ ТП ТЭС, АЭС и промышленных предприятий. Вопросы для самопроверки 1. Что входит в состав управляющих функций АСУ ТП? 2. Каковы тенденции применения ЭВМ и микропроцессорной техники в АСУ ТП? 3. Что представляет собой современная объединенная энергосистема? 4. Охарактеризуйте принципы декомпозиции больших систем. 5. Объясните назначение автоматизированных систем управления. 6. Охарактеризуйте реализацию АСУ ТП на ТЭС. 7. Охарактеризуйте реализацию АСУ ТП на АЭС. 8. Охарактеризуйте реализацию АСУ ТП на промышленных предприятиях. Тематический план лекций (для студентов очно-заочной формы обучения) (20 часов) Темы лекций
1. Роль автоматизации для управления процессами на ТЭС, АЭС и промышленных предприятиях………………………………………… 2. Основные принципы автоматического регулирования…………… 3. Основные свойства тепловых объектов регулирования………….. 4. Основы линейной теории автоматического регулирования……… 5. Устойчивость линейных автоматических систем регулирования... 6. Типовые линейные законы регулирования и их характеристики… 7. Качество переходных процессов в линейных автоматических системах регулирования……………………………………………….. 8. Функциональная и техническая структура АСУ ТП ТЭС, АЭС и промышленных предприятий……………………………………….….
9
Объем, часы
2 часа 2 часа 2 часа 4 часа 4 часа 2 часа 2 часа 2 часа
Перечень лабораторных работ (16 часов) Темы лабораторных работ
Работа 1. Исследование типовых звеньев автоматических систем регулирования………………………………………………………….. Работа 2. Определение характеристик АСР при различных соединениях типовых звеньев………………………………………… Работа 3. Определение передаточных функций АСР……………….. Работа 4. Исследование свойств объектов регулирования…………. Работа 5. Исследование устойчивости АСР…………………………. Работа 6. Определение показателей качества процесса регулирования…………………………………………………………..
Объем, часы
2 2 4 2 4 2
3. ЛИТЕРАТУРА Основная: 1. Клюев А.С. Автоматическое регулирование: Учебник. – М.: Энергия, 1973. – 392 с. 2. Иванов Ю.П. Теоретические основы автоматического управления тепловыми процессами: Учеб. пособие. – Л.: СЗПИ, 1982. – 80 с. 3. Плетнев Г.П. Автоматизированные системы управления объектами тепловых электростанций. – М.: Издательство МЭИ, 1995. – 352 с. Дополнительная: 4. Стефани Е.П. Основы построения АСУ ТП: Учеб. пособие. – М.: Энергоиздат, 1982. – 352 с. 5. Ожиганов Ю.В., Иванов Ю.П. Автоматизированные системы управления технологическими процессами энергоблоков: Учеб. пособие. – Л.: СЗПИ, 1988. – 74 с. 4. ЗАДАНИЯ НА КОНТРОЛЬНЫЕ РАБОТЫ По данной дисциплине студенты выполняют две контрольные работы. Вариант задания выбирается в соответствии с условным шифром студента. Решение задач необходимо сопровождать кратким пояснительным текстом, указывающим, какая величина определяется и по какой формуле, и там, где необходимо, структурными или функциональными схемами и графиками. При выполнении контрольного задания следует полностью выписывать условие задачи, а все графики строить только на миллиметровой бумаге. Для отметок рецензента в тетради следует оставлять поля шириной 2,5 см. Ссылку на используемую литературу (в случае необходимости) следует делать в тексте по ходу решения задач. Список используемой литературы приводится в конце работы. 10
Контрольное задание 1 Произвести расчет и построить статическую характеристику объекта в автоматической системе регулирования при следующих условиях: объем сборника газа (объекта) V, м3; регулируемый параметр - давление газа в объекте – р; приток газа из сети G1; расход газа потребителями G2; избыточное давление газа в сети до объекта р1; давление газа на стороне потребителей р2; заданное значение регулируемого параметра р3. Истечение газа на притоке и расходе происходит по законам докритического истечения. Коэффициенты расхода α1 и α2 по значению могут быть приняты равными. Плотность газа на стороне притока и расхода ρ1 = ρ2. Переменные проходные сечения регулирующих органов на притоке F1 и расходе F2 изменяются в пределах от 0,1 до 1,0 м2. Используя построенную расчетную статическую характеристику объекта, определить по ней степень самовыравнивания ρс для средних значений F1, а также коэффициенты передачи Коб и емкости εсб сборника газа. Исходные данные для расчета по вариантам приведены в табл. 1. Таблица 1 Исходные данные
Варианты 5 6
1
2
3
4
V, м
20
25
30
35
40
р1, кПа
120
160
200
240
р 2, кПа
0,0
0,0
0,0
р 3, кПа
40
80
100
3
7
8
9
0
45
50
55
60
65
280
320
360
400
440
480
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
140
180
220
260
300
340
380
Контрольное задание 2 Исследуемая автоматическая система регулирования режимом работы одного из тепловых объектов задана в виде структурной схемы, передаточных функций звеньев, входящих в систему, а также цифровых данных, характеризующих параметры каждого звена. Необходимо составить передаточную функцию автоматической системы регулирования; исследовать систему на устойчивость с помощью критерия Михайлова; пользуясь методом частотных характеристик, рассчитать и построить кривую переходного процесса замкнутой системы регулирования при единичном ступенчатом входном воздействии; сделать выводы о качестве процесса регулирования системы. На рис. 1 показаны десять вариантов структурных схем, а в табл. 2 и 3 приведены соответственно передаточные функции звеньев и их цифровые значения. 11
Для выбора варианта задания используются три последние цифры условного шифра студента: по последней цифре определяется номер варианта структурной схемы, по предпоследней цифре – номер комбинации звеньев (табл. 2) и, наконец, по третьей с конца цифре – номер варианта цифровых значений (табл. 3). Дополнительные указания 1. Цифровые данные из табл. 3 могут быть использованы в расчетах не полностью (по указанию преподавателя). 2. Все графики расчетов должны быть выполнены только на миллиметровой бумаге и вклеены в тетрадь контрольной работы. 3. Студенту предлагается выполнить контрольное задание 2 с помощью ЭВМ. Задача поставлена таким образом, чтобы в процессе выполнения контрольной работы студент не потерял физической сущности инженерного решения. Студент прибегает к помощи ЭВМ только в случаях большого количества вычислений, а все графические зависимости по работе выполняет самостоятельно, пользуясь результатами, выданными машиной. При выполнении контрольного задания 2 без помощи ЭВМ (персонального компьютера) следует воспользоваться соответствующими методическими указаниями.
12
ƒ(х)
ƒ(х) Хвх
(-)
W1(р)
W2(р)
Хвых
W3(р)
Хвх
W1(р)
(-)
W4(р)
W2(р) W4(р)
ƒ(х) Хвх
W1(р)
(-)
W2(р)
(-)
ƒ(х) Хвых
W3(р)
(-)
W1(р)
W2(р)
W1(р)
W2(р)
(-)
W3(р)
ƒ(х)
Хвых
Хвх
(-)
W4(р)
W1(р)
W1(р)
(-)
W2(р)
W2(р)
(-)
W4(р) ƒ(х)
Хвых
W3(р)
Хвх
(-)
ƒ(х) (-)
W1(р)
(-) W2(р)
W3(р) W4(р)
W1(р)
(-)
W2(р)
Хвых
W3(р)
W4(р)
W4(р)
Хвх
Хвых
W3(р)
ƒ(х) Хвх
W3(р)
W4(р)
ƒ(х )
(-)
Хвых
Хвх
W4(р)
Хвх
Хвых
W3(р)
Хвых
ƒ(х) Хвх
(-)
W1(р) W4(р)
(-)
W2(р)
W3(р)
Хвых
Таблица 2 Варианты 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0
W1 (p) К1 Т1ρ+1 К1 Т1ρ К1 К1 Т1ρ+1 К1 Т1ρ+1 К1 Т1ρ К1 К1 Т1ρ+1 К1 Т1ρ К1
Передаточные функции звеньев W2 (p) W3 (p) К2 К3 Т3ρ К3 К2 ρ(Т2ρ+1) К3 К2 Т3ρ+1 ֹе-τρ Т2ρ+1 К2 К3 Т2ρ Т3ρ+1 К2 К3 Т3ρ+1 ֹе-σρ К3 К2 ρ(Т2ρ+1) К3 К2 Т3ρ+1 ֹе-τρ Т2ρ+1 К2 К3 Т2ρ Т3ρ+1 К3 К2 ρ(Т2ρ+1) К3 К2 Т3ρ+1 ֹе-τρ Т2ρ+1
W4 (p) К4 Т4ρ+1 К4 Т4ρ+1 К4 Т4ρ К4 К4 Т4ρ+1 К4 Т4ρ К4 Т4ρ К4 К4 Т4ρ+1 К4 Т4ρ
Таблица 3 Варианты 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0
К1 1,5 2,0 1,0 0,5 2,5 1,5 0,5 1,0 2,0 2,5
Т1, с 8,0 5,0 3,0 10,0 6,0 8,0 20,0 2,0 10,0 15,0
Численные значения параметров К2 Т2, с К3 Т3, с τ, с 1,0 15,0 10,0 4,0 12,0 5,0 25,0 20,0 8,0 6,0 2,0 10,0 10,0 5,0 15,0 4,0 30,0 20,0 2,0 20,0 0,5 40,0 10,0 6,0 20,0 2,5 15,0 20,0 25,0 12,0 5,0 10,0 2,0 4,0 25,0 2,5 10,0 20,0 12,0 30,0 3,0 20,0 10,0 3,0 20,0 5,0 30,0 20,0 4,0 10,0
К4 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0
Т4, с 50,0 40,0 30,0 20,0 10,0 15,0 20,0 25,0 30,0 40,0
5. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ВЫПОЛНЕНИЮ КОНТРОЛЬНЫХ РАБОТ. Контрольное задание 1. По условиям задачи к объекту регулирования ОР подводится газ с давлением Р1 через регулирующий орган с проходным сечением F1 и отводится через регулирующий орган сечением F2 (рис. 2). F1 F2 G1 G2 ОР P1
Р=Р3
P2
Рис. 2 При статическом режиме работы ОР приход газа G1 равен его расходу G1=G2, где G1 = α1F1 2ρ1 (p1 − p) ; G 2 = α 2 F2 2ρ 2 (p − p 2 ) ,
т. е. α1F1 2ρ1 (p1 − p) = α 2 F2 2ρ 2 (p − p 2 ) . С учетом принятых в условии задачи допущений регулируемый параметр (давление в газосборнике) P1 P= . F22 1+ F12 Используя эту зависимость, следует построить график семейства статических характеристик Р=f(F2) для значений F1=0,1; 0,2; 0,3; 0,4; 0,5; 0,6; 0,7; 0,8; 0,9; 1,0 м2. Выделить на полученном графике диапазоны открытия F1 и F2 клапанов на входе и выходе ОР, позволяющие поддерживать заданное регулируемое значение давления газа Ррег=Р3 (рис. 3).
Рис. 3 15
Определить среднее значение F1cp в выделенном диапазоне (как это показано на рис. 3) и построить на отдельном графике статическую характеристику газосборника Р3=f(F2) при F1cp = const (рис. 4).
Рис. 4 Линеаризовать полученную кривую, для этого найти точку А пересечения постоянного давления Ррег и статической характеристики; через точку А провести касательную к статической характеристике; эта касательная и будет линеаризованной статической характеристикой объекта регулирования ОР. Используя построения, приведенные на рис. 4, принять диапозон изменения давления ∆Р в ОР, найти соответствующее ему изменение проходного сечения ∆F2 и рассчитать: - коэффициент усиления (передачи) объекта регулирования ∆P кПа , k= ; ∆F2 м 2 ∆ϑ - степень самовыравнивания λ = , ∆δ ∆F2 ∆P , ∆δ = ; вычислить также где ∆ϑ = max P1 F2 ∆G ; т. е. количество газа, P которое необходимо подать в газосборник, чтобы давление газа изменилось на 1 кПа. Для численного решения необходимо самостоятельно принять какой – либо газ (природный газ, доменный и.т.д.), из справочника выписать его состав, % и рассчитать зависимость G=f(P), используя уравнение состояния газа
- коэффициент емкости газосборника (ОР) ε =
16
PV=GRсмT. Принять условно, что температура газа Т, К в газосборнике с объемом V, не меняется при изменении в нем давления Р, Па и Т=283 К. R см =
R , µ см
Дж - универсальная газовая постоянная (для упрощения принять ее кг ⋅ К численное значение для идеального газа), µ см = ∑ µ i ri , µ i - массовые доли компонентов в массе смеси, кг где R,
µ i = υi ρ i , ρ i - плотности компонентов; υi - удельные объемы компонентов газа; ri количество массовых единиц в молекуле каждого компонента смеси, кг (например, для CH4 rCH 4 =16 кг и.т.д.).
17
Контрольное задание 2.
1. В структурной схеме АСР обработать все внутренние связи, определить передаточные функции эквивалентных звеньев; 2. Найти передаточную функцию разомкнутой АСР Wp (p) ; 3. Найти передаточную функцию замкнутой АСР W(p); 4. Одним из известных методов определить устойчивость АСР (например, по критерию Михайлова); 5. Построить кривую переходного процесса замкнутой АСР методом трапециидальных характеристик, для этого: 5.1 В передаточной функции замкнутой АСР заменить оператор р на jω , получим АФХ W( jω ), знаменатель АФХ привести к виду a+jb; 5.2 Избавиться от иррациональности в знаменателе, умножив числитель и знаменатель на сопряженное комплексное число вида a-jb; 5.3 Сгруппировать вещественные и мнимые члены АФХ так, чтобы W( jω )=U(ω)+jV(ω); 5.4 Выписать вещественную часть U(ω)=f(ω) и построить график этой зависимости (рис. 5); рекомендуется принимать значения ω: 0; 0,05; 0,1; 0,2; 0,3; … ;1,0; 2,0; 3,0 с-1. 5.5 Разбить площадь, заключенную между осями координат и вещественной характеристикой на трапеции таким образом, чтобы суммарная площадь трапеции была равна площади, описываемой вещественной характеристикой (рис. 5);
Рис. 5 5.6 В том же масштабе построить трапеции так, чтобы плюсовые площади их располагались выше от абсцисс, а минусовые – ниже (рис. 6).
18
Рис. 6 5.7 Составить таблицу характерных параметров трапеций с учетом знака ординат по форме 1 (для треугольника æ=0). Форма 1 № трапеции U i (0)
Ι
ΙΙ
ΙΙΙ
…
ωid (0) ωi0 (0) ω æ= d ω0 Выполнить проверку условия: U(0)=ΣUi(0); 5.8 Для каждой трапеции составить таблицы по форме 2. Форма 2 U i (0) =…; æi=…; ωi0 (0) =… t h(t) τ h(τ) При заполнении таблицы t и h(t) берутся из таблицы h – функций единичных трапеций для каждого æ (т. е. для каждой трапеции, например, в соответствии с рис. 6); время τ реальной трапеции определяется по времени t единичной трапеции: τ=t/ ωi0 ; 19
h(τ) – функция реальной трапеции определяется по h(t) – функции единичной трапеции: h(τ)=h(t) U i (0) ; таблицы h(t)-функций приведены в литературе [1], [2]; 5.9 Построить переходные процессы х iвых (τ) = f (τ) для каждой трапеции, используя ее вычисленные данные τ и h(τ); здесь х вых (τ) ≡ h (τ) ; переходные процессы всех трапеций строить на одном графике с учетом знака U i (0) ; 5.10 Построить переходный процесс х вых (τ) ≡ f (τ) замкнутой АСР; для этого просуммировать для каждого момента времени τ построение соответствующие ординаты трапеций х iвых (τ) ; производить на графике П. 5.9; 6. По кривой переходного процесса замкнутой АСР определить основные параметры качества регулирования: - время регулирования τр; - максимальное динамическое отклонение ∆х макс вых ; - перерегулирование δ; - колебательность; - установившееся отклонение (статическая ошибка) δ.
20
СОДЕРЖАНИЕ 1. Цель и задачи изучения дисциплины……………………………………………3 2. Содержание дисциплины…………………………………………………………4 2.1. Структура изучения дисциплины……………………………………………...4 2.2. Рабочая программа…………………………………………………………..…5 3. Литература………………………………………………………………………..10 4. Задания на контрольные работы………………………………………………..10 5. Методические указания к выполнению контрольных работ………………....15
Редактор Сводный темплан 2003г. Лицензия ЛР № 020308 от 14.02.1997г. __________________________________________________________________ Подписано в печать Формат 60×84 1/16. Б.кн.-журн.
П.л.
Б.л.
Тираж 300
РТП РИО СЗТУ Заказ
Северо-Западный государственный заочный технический университет РИО СЗТУ, член Издательско-полиграфической ассоциации вузов Санкт-Петербург 191186, Санкт-Петербург, ул. Миллионная, 5 21