Составление структурной схемы системы

Структурной схемой называется наглядное графическое изображение математической модели (математического описания) системы.

На структурной схеме каждое звено изображается прямоугольником, внутри которого записывается математическое описание звена. Связи между звеньями структурной схемы изображаются линиями со стрелками, соответствующие направлению прохождения сигналов. Над линиями ставятся обозначения сигналов. Составим структурную схему САР температуры поливной воды в водонагревателе. Для этого получим передаточные функции всех элементов системы:

1. Уравнение теплицы, как объекта управления:

, (3.1)

Изображение Лапласа этого уравнения:

, (3.2)

Согласно принципу суперпозиции изменение выходной величины такого звена равна сумме изменений выходных величин по каждому воздействию.

Передаточная функция водонагревателя по управляющему воздействию:

, (3.3)

Передаточная функция водонагревателя по возмущающему воздействию:

, (3.4)

Аналогичным образом получим передаточные функции остальных элементов системы.

1. Термометр сопротивления совместно с измерительным блоком (ДиБИ):

,

, (3.5)

2. Задатчик.

,

,

, (3.6)

3. Дифференциальный усилитель (ДУ):

 (3.7)

4. Двигатель (ДВ):

, (3.8)

5. Редуктор (Р):

, (3.9)

6. Фрамуги (РО):

, (3.10)

Составим структурную схему нашей системы.

Рисунок 3.1 Структурная схема САР давления пара в котле.

Задатчик (З) является безинерционным. Его коэффициент передачи  должен быть равен коэффициенту передачи датчика, поскольку заданная температура  и действительная  должны вычитаться в одном масштабе. Поэтому для наглядности исследования эти коэффициенты можно перенести за СУ и считать, что из заданной температуры непосредственно вычитается измеренная датчиком, и формируется сигнал ошибки . Преобразованная таким образом структурная схема выглядит так:

Определение закона регулирования системы

Законом регулирования называют математическую зависимость, в соответствии, с которой управляющее воздействие на объект формировалось бы безинерционным регулятором в функции от ошибки системы.

Закон регулирования во многом определяет свойства системы. Определим закон регулирования рассматриваемой САР давления пара в котле. Для этого найдем передаточную функцию, определяющую взаимосвязь управляющего воздействия  на объект и ошибки е:

 (4.1)

Передаточная функция безинерционного регулятора:

 (4.2)

 (4.3)

Поэтому:

 (4.4)

Зависимость управляющего воздействия от ошибки показывает, что в рассматриваемой системе интегральный закон регулирования.