Вказівки щодо підготовки до заняття
Nbsp; Шавранський М. В.
ОСНОВИ АВТОМАТИЗАЦІЇ виробничих процесів
ЛАБОРАТОРНИЙ ПРАКТИКУМ
МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ,
МОЛОДІ ТА СПОРТУ УКРАЇНИ
Івано-Франківський національний технічний університет
нафти і газу
Кафедра автоматизації технологічних процесів і моніторингу в екології
М. В. Шавранський
ОСНОВИ АВТОМАТИЗАЦІЇ виробничих процесів
ЛАБОРАТОРНИЙ ПРАКТИКУМ
Івано-Франківськ
2013
УДК 519.242
ББК 30.2-5-05
К-95
Рецензент:
Чигур І. І. кандидат технічних наук, доцент кафедри автоматизації технологічних процесів і моніторингу в екологіїІвано-Франківського національного технічного університету нафти і газу
Рекомендовано методичною радою університету
(протокол № _____ від _____.______.2013 р.)
Шавранський М. В.
К-95Основи автоматизації виробничих процесів: лабораторний практикум. – Івано-Франківськ: ІФНТУНГ, 2013. – 35 с.
МВ 02070855- -2013
Лабораторний практикум містить методичні вказівки для проведення лабораторних робіт з дисципліни «Основи автоматизації виробничих процесів». Розроблений відповідно до робочої програми навчальної дисципліни.
Призначений для підготовки студентів за напрямом 6.050304 – «Нафтогазова справа».
УДК 519.242
ББК 30.2-5-05
|
|
|
МВ 02070855- -2013 © Шавранський М.В.
© ІФНТУНГ, 2013
З М І С Т
| Загальні методичні вказівки..……………………………………………… | 4 | |
| 1 | Лабораторна робота № 1 Дослідження статичних характеристик типових динамічних ланок ........... | 5 |
| 2 | Лабораторна робота № 2 Визначення передавальних функцій об'єктів ……..………….…..……….. | 12 |
| 3 | Лабораторна робота № 3 Дослідження АФХ, АЧХ, ФЧХ елементів САК……………….…..………. | 18 |
| 4 | Лабораторна робота № 4 Дослідження стійкості САК за критерієм Гурвіца…..………….………….. | 26 |
| 5 | Лабораторна робота № 5 Дослідження стійкості САК за критерієм Михайлова………….………….. | 29 |
| Перелік використаних джерел…….………………………………….…… | 35 |
Загальні методичні вказівки
Однією із найбільш основних галузей народного господарства, що динамічно розвивається, є нафтова і газова промисловість України. Нафта і газ від родовищ до споживачів поступає через магістральні нафто і газопроводи. Кім того, через територію України проходить ціла низка магістральних газопроводів, по яких голубе паливо подається у країни Центральної і Західної Європи. У зв’язку з цим для таких об’єктів особливе значення мають надійність і безперебійність їх роботи. Це досягається за рахунок автоматизації і комп’ютеризації як основних технологічних процесів, так і допоміжних. Нафта, яка поступає у Європу і на нафтопереробні заводи України із ближнього зарубіжжя, транспортується по магістральних нафто і продуктопроводах. Для забезпечення ефективної роботи цих технологічних об’єктів їх необхідно повністю автоматизувати і телемеханізувати.
|
|
|
Лабораторна робота №1
Тема:Дослідження статичних характеристик типових динамічних ланок
Мета, завдання і тривалість роботи:
– вивчити методику побудови статичних характеристик ланок і їх з’єднань та засвоїти поняття “передавальний коефіцієнт” і методику його визначення;
– визначити передавальний коефіцієнт по статичній характеристиці та по структурній схемі автоматичної системи керування(АСК);
– тривалість роботи – 2 години.
Основні теоретичні положення
Передавальні властивості ланок і систем в статичному режимі описуються за допомогою статичних характеристик. Статичною характеристикою ланки називають залежність його вихідної величини y від вхідної величини x в усталеному статичному режимі:
|
|
|
(1.1)
Статична характеристика конкретної ланки може бути задана в формульному вигляді (наприклад, у вигляді алгебраїчної функції 
) або у вигляді графіка (рис.1.1).
Так як статичний режим є частковим випадком динамічного режиму, то відповідна статична характеристика може бути одержана як частковий випадок диференційного рівняння:
(1.2)
Для цього необхідно в диференційному рівнянні ланки прирівняти всі похідні по часу до нуля (що відповідає визначенню поняття статичний режим) і тоді одержимо рівняння статики ланки:
(1.3)
Більшість конструктивних елементів автоматичних систем в статичному режимі характеризуються суворим однозначним співвідношенням між значеннями вхідної і вихідної величин. Ці ланки називаються статичними або позиційними. Але деякі елементи систем не володіють визначними передавальними властивостями в статичному режимі: при різних значеннях вхідної величини х вихідна величина у може приймати те саме значення, або навпаки при одному і тому ж значенні х величина у може приймати будь-які значення. Такі ланки називаються астатичними.
|
|
|
За виглядом статичних характеристик ланки діляться на лінійні і нелінійні. Статична характеристика лінійної ланки (рис. 1.1,а) описується лінійною функцією у = аx + b. В нелінійних ланках зв’язок між вхідною і вихідною величинами виражається, зазвичай, у вигляді степеневих функцій степеневих поліномів, дробових раціональних функцій і більш складніших функцій.
Нелінійні ланки, в свою чергу, розділяються на ланки з суттєво нелінійною статичною характеристикою (рис. 1.1,б) і ланки з несуттєво нелінійною (лінеаризуючою) характеристикою (рис. 1.1,в). Статична характеристика є несуттєво нелінійною, якщо вона описується неперервною диференційною функцією. Статична характеристика вважається суттєво нелінійною, якщо вона має ламаність або розриви.
а) – статична характеристика лінійної ланки;
б) – статична характеристика несуттєво нелінійної ланки;
в) – статична характеристика суттєво нелінійної ланки
Рисунок 1.1 – Статичні характеристики ланок АСК
В обмеженому діапазоні вхідна величина х може бути приблизно замінена (апроксимована) лінійною функцією. Приблизна заміна нелінійної функції лінійною називається лінеаризацією. Лінеаризація нелінійної характеристики правомірна, якщо в процесі роботи елемента його вхідна величина змінюється в невеликому діапазоні навколо деякого значення х0. Цей діапазон і відповідну точку з координатами х0 і у0 називають робочим. Лінеаризацію гладких статичних характеристик здійснюють переважно за методом дотичних або найменших квадратів.
Передавальний коефіцієнт – це відношення зміни вихідної величини до зміни вхідної величини:
(1.4)
Розмірність передавального коефіцієнта – відношення розмінностей вихідної та вхідної величин відповідно.
Існує три види найпрoстіших з’єднань ланок автоматичних систем керування. Розглянемо їх.
1. Послідовне з’єднання – це з’єднання, при якому вихідна величина попередньої ланки є вхідною для наступної ланки. На рис. 1.2 наведена схема послідовного з’єднання ланок.
Рисунок 1.2 – Послідовне з’єднання ланок
Якщо ланки з'єднані послідовно і мають коефіцієнти k1, k2, k3, то еквівалентний коефіцієнт системи дорівнює добутку цих коефіцієнтів:
(1.5)
2. Паралельне з’єднання – це з’єднання, при якому вхідна величина для всіх ланок є одна і таж сама, а вихідні величини додаються. На рис. 1.3 наведена схема паралельного з’єднання ланок.
Рисунок 1.3 – Паралельне з’єднання ланок
Якщо ланки з'єднані паралельно і мають коефіцієнти k1, k2, k3, то еквівалентний коефіцієнт дорівнює сумі цих коефіцієнтів:
(1.6)
3. Зворотній зв’язок – це з’єднання, при якому вихідна величина прямої ланки є вхідною для ланки зворотного зв’язку, а вихідна величина ланки зворотного зв’язку додається до вхідної величини прямої ланки.
 |
Рисунок 1.4 – З'єднання із зворотнім зв'язком
Еквівалентний коефіцієнт дорівнює:
(1.7)
де ”+” – зв'язок від’ємний; ”–” – зв'язок додатній.
Алгоритмічна структура будь-якої АСК є комбінацією трьох типових з’єднань ланок: послідовної, паралельної і обернено-паралельної дії.
Вказівки щодо підготовки до заняття
Для успішного виконання лабораторної роботи необхідно розглянути методику визначення передавального коефіцієнта ланок і їх з’єднань, що наведена далі в прикладах.
Приклад 1.2.1 Визначити коефіцієнт підсилення електронного підсилювача на основі даних, приведених в табл. 1.1
Таблиця 1.1 – Дані для побудови статичної характеристики електронного підсилювача
| Uвх, В | 0 | 0,5 | 2,0 | 5,0 | 8,0 | 10,0 |
| Uвих, мВ | 0 | 5 | 20 | 50 | 79,5 | 99,1 |
Розв’язок:будуємо статичну характеристику Uвих= f(Uвх) електронного підсилювача в ПП „Mathcad” (рис.1.5). Статичною характеристикою є залежність Uvux від Uvx. Як бачимо, статична характеристика є лінійною. Вибираємо на ній будь-яку ділянку, наприклад АВ, і розраховуємо зміну вхідної та вихідної величин на цій ділянці:
Визначаємо передавальний коефіцієнт:
Рисунок 1.5 – Статична характеристика електронного підсилювача
Висновок: електронний підсилювач має безрозмірний коефіцієнт підсилення 0,01.
Приклад 1.2.2Визначити передавальний коефіціент магнітного підсилювача, який має статичну характеристику, наведену на рис.1.6.
Розв’язок: визначаємо передавальний коефіціент на лінійній частині характеристики. Для цього знаходимо значення змін вхідної (струм) та вихідної (напруга) величин:
DІвх = (20 – 10) мА = 10 мА;
DUвих = (75 – 25)В = 50 В.
Розрахуємо передавальний коефіціент:
.
 |
Рисунок 1.6 – Статична характеристика магнітного підсилювача
Висновок: магнітний підсилювач має передавальний коефіцієнт, рівний 5000 В/А.
Приклад 1.2.3 Визначити передавальні коефіцієнти на нелінійній статичній характеристиці, наведеній на рис. 1.7.
 |
Рисунок 1.7 – Нелінійна статична характеристика
Розв'язок: проводимо дотичні в точках А і В, визначаємо передавальні коефіцієнти, використовуючи методику попередніх прикладів.
Приклад 1.2.4 Визначити еквівалентний передавальний коефіцієнт системи керування за її структурною схемою (рис.1.8) і передавальними коефіцієнтами ланок:
Рисунок 1.8 – Структурна схема системи керування
Розв’язок:
Дата добавления: 2018-04-05; просмотров: 50; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!