Определение параметров передаточной функции объекта по переходной кривой

Процесс получения передаточной функции объекта, исходя из данных о переходном процессе, называется идентификацией объекта.

Предположим, что при подаче на вход некоторого объекта ступенчатого воздействия была получена переходная характеристика (см. рисунок 1.31). Требуется определить вид и параметры передаточной функции.

Предположим, что передаточная функция имеет вид

(инерционное звено с запаздыванием).

Параметры передаточной функции: К - коэффициент усиления, Т - постоянная времени, t - запаздывание.

Коэффициентом усиления называется величина, показывающая, во сколько раз данное звено усиливает входной сигнал (в установившемся режиме), и равная отношению выходной величины у в установившемся режиме ко входной величине х:

,

Установившееся значение выходной величины у_уст - это значение у при t ® ¥.

Запаздыванием t называется промежуток времени от момента изменения входной величины х до начала изменения выходной величины у.

Постоянная времени Т может быть определена несколькими методами в зависимости от вида передаточной функции. Для рассматриваемой передаточной функции 1-го порядка Т определяется наиболее просто: сначала проводится касательная к точке перегиба, затем находятся точки пересечения с осью времени и асимптотой y_уст; время Т определяется как интервал времени между этими точками.

В случае, если на графике между точкой перегиба имеется вогнутость, определяется дополнительное запаздывание t_доп, которое прибавляется к основному: t = t + t_доп.

Функциональные схемы автоматизации

Условные обозначения

Все местные измерительные и преобразовательные приборы, установленные на технологическом объекте, изображаются на функциональных схемах автоматизации (ФСА) в виде окружностей (см. рисунок 2.31, а, б).

 

 

 

Если приборы размещаются на щитах и пультах в центральных или местных операторных помещениях, то внутри окружности проводится горизонтальная разделительная линия (см. рисунок 2.31, в, г). Если функция, которой соответствует окружность, реализована в системе распределенного управления (например, в компьютеризированной системе), то окружность вписывается в квадрат (см. рисунок 2.31, д).

Внутрь окружности вписываются:

- в верхнюю часть - функциональное обозначение (обозначения контролируемых, сигнализируемых или регулируемых параметров, обозначение функций и функциональных признаков приборов и устройств);

- в нижнюю - позиционные обозначения приборов и устройств.

Места расположения отборных устройств и точек измерения указываются с помощью тонких сплошных линий.

Буквенные обозначения средств автоматизации строятся на основе латинского алфавита и состоят из трех групп букв:

1 буква- Контролируемый, сигнализируемый или регулируемый параметр:

D - плотность,

Е - любая электрическая величина,

F - расход,

G - положение, перемещение,

Н - ручное воздействие,

К - временная программа,

L - уровень,

М - влажность,

Р - давление,

Q - состав смеси, концентрация,

R - радиоактивность,

S - скорость (линейная или угловая),

Т - температура,

U - разнородные величины,

V - вязкость,

W – масса.

2 буква(необязательная) - уточнение характера измеряемой величины:

D - разность, перепад,

F - соотношение,

J - автоматическое переключение,

Q - суммирование, интегрирование.

3 группа символов (несколько букв) - функции и функциональные признаки прибора:

I - показания,

R - регистрация,

С - регулирование,

S - переключение,

Y - преобразование сигналов, переключение,

А - сигнализация,

Е - первичное преобразование параметра,

Т - промежуточное преобразование параметра, передача сигналов на расстояние,

К - переключение управления с ручного на автоматическое и обратно, управление по программе, коррекция.

Дополнительные условные обозначения преобразователей сигналов и вычислительных устройств приведены в таблице 2.2.

Букву S не следует применять для обозначения функции ре­гулирования (в том числе позиционного).

Буква Е применяется для обозначения чувствительных эле­ментов, т. е. устройств, выполняющих первичное преобразова­ние, например, термометров термоэлектрических (термопар), термометров сопротивления, сужающих устройств расходоме­ров.

Буква Т обозначает промежуточное преобразование — ди­станционную передачу сигнала. Ее рекомендуется применять для обозначения приборов с дистанционной передачей показа­ний, например, бесшкальных манометров (дифманометров), ма­нометрических термометров с дистанционной передачей и дру­гих подобных приборов.

Буква K применяется для обозначения приборов, имеющих станцию управления, т. е. переключатель для выбора вида управления (автоматическое, ручное) и устройство для дистан­ционного управления.

Буква Y рекомендуется для построения обозначений преоб­разователей сигналов и вычислительных устройств.

Порядок построения условных обозначений с применением дополнительных букв следующий: на первом месте ставится буква, обозначающая измеряемую величину; на втором—одна.

Буква U может быть использована для обозначения прибора, измеряющего несколько разнородных величин. Расшифровка этих величин приводится около прибора или на поле чертежа. Для конкретизации измеряемой величины около изображения прибора (справа от него) необходимо указывать наименование или символ измеряемой величины, например, «Напряжение», «Ток», рН, О2 и т. д.

Для обозначения величии, не предусмотренных данным стан­дартом, могут быть использованы резервные буквы В, N, О; при этом многократно применяемые величины следует обозначать одной и той же резервной буквой. Резервные буквенные обозначения должны быть расшифрованы на схеме. Вводной и той же документации не допускается применение одной резервной буквы для обозначения разных величии.

 

Таблица 2.2 - Дополнительные условные обозначения преобразователей сигналов и вычислительных устройств

Наименование

Обозначение

Род энергии сигнала: электрический пневматический гидравлический Форма сигнала: аналоговый дискретный Операции, выполняемые вычислительным устройством: суммирование умножение величины сигнала на постоянный коэффици­ент К перемножение величин двух и более сигналов деление величин друг на друга возведение величины сигнала f в степень n извлечение из величины сигнала корня степени n логарифмирование дифференцирование интегрирование изменение знака сигнала ограничение верхнего значения сигнала ограничение нижнего значения сигнала Связь с вычислительным комплексом: передача сигнала на ЭВМ вывод информации с ЭВМ

Е Р G А D S К ´ : fn lg dx/dt X(-1) Max min Bi Вo

 

Условные обозначения других приборов, используемых на схемах, показаны на рисунке 2.32:

- исполнительный механизм (общее обозначение). Положение регулирующего органа при прекра­щении подачи энергии или управляющего сиг­нала не регламентируется, – рисунок 2.32, а;

- исполнительный механизм, открывающий регули­рующий орган при прекращении подачи энергии или управляющего сигнала, – рисунок 2.32, б;

- исполнительный механизм, закрывающий регули­рующий орган при прекращении подачи энер­гии или управляющего сигнала, – рисунок 2.32, в;

- исполнительный механизм, оставляющий регули­рующий орган в неизменном положении при прекращении подачи энергии или управляющего сигнала, - рисунок 2.32, г;

- исполнительный механизм с дополнительным руч­ным приводом (обозначение может применяться в сочетании с любым из дополнительных зна­ков, характеризующих положение регулирующе­го органа при прекращении подачи энергии или управляющего сигнала), – рисунок 2.32, д;

- автоматическая защита из системы противоаварийной защиты (ПАЗ, см. рисунок 2.32,е);

- технологическое отключение (включение) из системы управления (см. рисунок 2.32, ж);

- регулирующий орган (задвижка, клапан и т.д.), – рисунок 2.32, и;

- регулирующий клапан, открывающийся при прекращении подачи воздуха (нормально открытый), – рисунок 2.32, к;

- регулирующий клапан, закрывающийся при прекращении подачи воздуха (нормально закрытый), – рисунок 2.32, л;

- управляющий электропневматический клапан, – рисунок 2.32, м;

- отсекатель с приводом (запорный клапан), – рисунок 2.32, н;

- электрозадвижка, – рисунок 2.32, п;

- пневмоотсекатель, – рисунок 2.32, р;

- отборное устройство без постоянно подключенного прибора (служит для эпизодического подключения приборов во время наладки, снятия характеристик и т. п.), – рисунок 2.32, с.

 

 

 

Рисунок 2.32