исполнительный механизм
Содержание Цель работы.. 3 Задание на курсовую работу. 3 Математическая модель системы регулирования. 4 1.Вытяжной прибор. 4 2. Датчик. 4 3. Регулятор. 5 4. исполнительный механизм.. 6 Расчет. 6 Результаты.. 8 Программа. 8
Цель работы Целью курсовой работы является развитие навыков статистического моделирования на ЭВМ систем автоматического регулирования (САР) технологических процессов. Работа предусматривает составление математических моделей САР и возмущающих воздействий, их преобразование в удобную для реализации на ЭВМ форму, разработка программы для ЭВМ и ее непосредственное использование с последующей обработкой и оценкой результатов моделирования. Вариант29
Дано : 2000 120 0,02 Задание на курсовую работу Система регулирования линейной плотности чесальной машины.
На рис.1 показана схема автоматизации процесса вытягивания ленты в вытяжном приборе чесальной машины. В процессе вытягивания пара выпускных роликов 1 вытяжного прибора вращается с постоянной частотой, обеспечивая постоянную линейную скорость V1 м/с, ленты 3.Пара выпускных валиков 2 в номинальном режиме обеспечивает линейную скорость ленты V20 м/c, чем создается вытяжка E=V20/V1. Система регулирования предназначена для стабилизации линейной плотности y(t), ктекс, в случае отклонений режима работы от номинального. Основной причиной этих отклонений является изменение линейной плотности x(t) ктекс, ленты на выходе. Система состоит из вытяжного прибора (объекта регулирования), датчика линейной плотности 1-1, регулятора 1-2 и исполнительного механизма 1-3. Датчик преобразует отклонения выходной линейной плотности от номинала в электрический сигнал, который подвергается дальнейшим преобразованиям в регуляторе и после усиления поступает на исполнительный механизм. Исполнительный механизм увеличивает частоту вращения валиков 2 и линейную скорость ленты на выходе при положительных, и уменьшает при отрицательных отклонениях линейной плотности от номинала.
Параметры системы регулирования(вариант 29)
Tp=6.0 c mx=5 кТекс δx= 0,4 кТекс α=0,25 c-1 V1=1 м/c V20=1,5/c y0=4 ктекс Kд=1 В/ ктекс Kp=400 Tи=0,5с Kи=0,01м/Вc Математическая модель системы регулирования Рассмотрим уравнения элементов системы регулирования Вытяжной прибор Исходя из условия баланса массы чесальной ленты на входе и выходе в вытяжной прибор, получим (1) Где - переменная линейная скорость ленты, обеспечиваемая выпускной парой валиков в процессе регулирования м/с. В левой части уравнения – масса ленты, поступающей в вытяжной прибор, в правой – выходящей из него в единицу времени. Следует отметить, что это уравнение описывает процесс вытягивания лишь в самых общих чертах, игнорируя, в частности, возможные кратковременные «сгущения» и «разрежения» линейной плотности внутри вытяжного прибора, не учитывая волокнистую структуру прибора и т.п. Преобразуя (1), запишем уравнение объекта (вытяжного прибора) в форме
Отметим, что зависимость от – нелинейная. Подставив значения получим: Датчик Датчик линейной плотности представляет собой преобразователь текущего значения толщины проходящей через него ленты в электрический сигнал. В силу конструктивных особенностей чесальной машины датчик не может быть размещен непосредственно за вытяжным прибором и всегда располагается на некотором расстоянии l м, от него отчитываемом вдоль ленты. Таким образом, если считать регулируемой величиной y(t), то датчик измеряет значение y(t-θ), где θ – время прохождения ленты от выпускной пары валиков вытяжного прибора до датчика. Это время в процессе работы может несколько меняться вследствие изменения скорости V2(t), составляя в среднем значение: (3)
В дальнейшем будем считать запаздывание датчика постоянным, равным 0,6 с Датчик может быть построен в соответствии с различными принципами (фотоэлектрическим, емкостным и др.), но независимо то этого в системе его можно считать практически безынерционными ( по сравнению с другими элементами) звеном, описываемым линейным уравнением
(4)
Где - выходной сигнал датчика, В; - коэффициент усиления датчика, В/ ктекс - номинальное (заданное) значение линейной плотности на выходе вытяжного прибора, ктекс – напряжение на выходе датчика при нормальной линейной плотности, В.
Подставим данные:
Регулятор Регулятор построен по схеме, показанной на рис. 2. Он состоит из преобразователя на основе операционного усилителя 1 с резистором R и конденсатором С в цепи обратной связи и усилителя мощности 2. Рис. 2 . Схема регулятора Преобразователь описывается уравнением: Где - выходное напряжение операционного усилителя, В; и - выходные сопротивления, МОм; – постоянная времени регулятора, с. Постоянное напряжение вводится с тем, чтобы на входе операционного усилителя действовало напряжение, пропорциональное отклонению линейной плотности от номинального значения , При получим Таким образом, преобразователь является апериодическим звеном первого порядка с постоянной времени и коэффициентом усиления , на выходе которого фигурирует сигнал Преобразователь является самым инерционным звеном в системе, а усилитель мощности по сравнению с ним можно считать безынерционным звеном с коэффициентом усиления K2
(7)
Согласно 6 и 7 уравнение регулятора в целом имеет вид
Где – коэффициент усиления регулятора. Подставив заданные значения получим:
исполнительный механизм В состав исполнительного механизма входят двигатель постоянного тока, на якорную обмотку которого подается сигнал , и дифференциал. Двигатель является апериодическим звеном первого порядка и описывается уравнением
Где 1-частота вращения ротора двигателя, с-1; Tи- постоянная времени двигателя ( и исполнительного механизма в целом), с; K3 – коэффициент усиления двигателя, 1/Вс. Дифференциал представляет собой механическое устройство, в котором частота вращения выходного вала является суммой частот вращения двух его входных валов. Выходной вал приводит в движение выпускную пару валиков вытяжного прибора. Один из входных валов вращается с постоянной частотой от главного привода чесальной машины, несет основную нагрузку по перемещению ленты и обеспечивает ее линейную скорость V20 на выходе вытяжного прибора. Второй вал вращается от двигателя с частотой ω1, чем обеспечивается изменение линейной скорости ленты на выходе на величину K4 ω1, в которой коэффициент Kи, м, определяется диаметром ведущего валика выпускной пары и передаточными числами в цепи двигатель - валики. Таким образом, линейная скорость ленты V2(t) на выходе вытяжного прибора равна
(10)
Считая выходной координатой исполнительного механизма V2, а входной – Up, получим его уравнение на основе 9 и 10.
Где Подставим значения:
Расчет Произведем расчет шага ∆t из двух условий: 1) , где Тmin – минимальный из временных параметров системы (постоянных времени, запаздывания и др.) 2) Исходя из двух условий выбрали ∆t=0.05 Выберем интервал регулирования tм-tп. При ограниченных возможностях пробного моделирования и для предварительного выбора интервала можно воспользоваться следующей рекомендацией: интервал (tм-tп)должен превосходить время корреляции процесса у0 примерно в 30 раз (или более). Следовательно время процесса 250с.
Расчетные формулы Преобразуем уравнения: 1) линейной скорости ленты 2) уравнение регулятора Следуя методу Эйлера, построим систему равноотстоящих на ∆t точек ti=i∆t ϴ=τ∆t Дальнейшие преобразования системы приводят к формулам, которые представляют собой по существу алгоритм вычисления V2, Up. Результат Программа /*Курсавая работа по дисцеплине моделирование систем на тему: "Моделирование случайного процессаизменения давления" студент группы 4-мд-6 Шумакова Алексея. Вариант 29 */
#include <stdio.h> #include <math.h> #include <stdlib.h> #include <graphics.h> #include <time.h> #include <conio.h>
/* Обьявление переменных */ float P[5001]; float ksi,A,B,dt=2.5,alf=0.02,m=2000,sig=120,z; float m_,D_,sig_,v_,NKF[201],sum; int i,j,pp,L=200; char ch[80]; main() { /*инициализация графического режима*/ int gdr=DETECT, gmod; initgraph(&gdr, &gmod, " "); /**********************************************/ /*Получение масива значения давления*/ randomize(); A=exp(-alf*dt); B=sig*sqrt(1-A*A); P[0]=0; for(i=1; i<5001; i++){ z=0; for(j=1; j<13; j++) { ksi=rand()/32767.0; z=z+ksi; } z=z-6.0; P[i]=A*P[i-1]+B*z; } for(i=0;i<5001;i++) P[i]=P[i]+m; /*********************************************************************/ /*График реализации процесса*/ /*Создание фона*/ setfillstyle (1,3); bar (0,0,640,480); /* нанесение сетки и надписи */ setcolor (0); setlinestyle (0,0,1); for (i=0;i<7;i++) line (70,50+20*i,570,50+20*i); for (i=0;i<6;i++) line (70+100*i,50,70+100*i,170); settextjustify (2,1); for (i=0;i<7;i++) { sprintf(ch,"%d",2360-120*i); outtextxy (65,50+20*i,ch); } settextjustify (1,2); for (i=0;i<6;i++) { sprintf (ch,"%d",0+1000*i); outtextxy (70+100*i,175,ch); } outtextxy (300,30,"График давления,кПа"); outtextxy (610,160,"Время,с"); outtextxy (70,30,"Давление,кПа");
/*построение графика*/
setcolor(12); setlinestyle(0,0,1); moveto (70,110); for (i=1; i<501; i++) { pp=110-(P[i*10]-m)*20/120+0.5; lineto (70+i,pp); }
/*обработка результатов моделирования*/ m_=0; for(i=0;i<5001;i++) { m_=P[i]+m_; } m_=m_/5001;
D_=0; for(i=0;i<5001;i++) { D_=D_+((P[i]-m_)*(P[i]-m_)); } D_=D_/5001;
sig_=sqrt(D_);
v_=sig_/m_*100;
/*Оценка нормараванной корреляционнойфункции*/
for(i=0;i<L+1;i++) {sum=0; for(j=0;j<5001-i;j++) sum=sum+(P[j]-m_)*(P[j+i]-m_); NKF[i]=sum/(5001-i)/D_; }
/*Вывод числовых оценок*/ setcolor(0); settextjustify(0,1); sprintf(ch,"Математическое ожидание P(t),кПа: %.2f",m_); outtextxy(320,300,ch); sprintf(ch,"Стандартное отклонение<P(t),кПа: %.2f",sig_); outtextxy(320,330,ch); sprintf(ch,"Коэфициент вариации P(t),процентов: %.2f",v_); outtextxy(320,360,ch);
getch(); } /*end*/
Популярное: Личность ребенка как объект и субъект в образовательной технологии: В настоящее время в России идет становление новой системы образования, ориентированного на вхождение... Почему люди поддаются рекламе?: Только не надо искать ответы в качестве или количестве рекламы... Модели организации как закрытой, открытой, частично открытой системы: Закрытая система имеет жесткие фиксированные границы, ее действия относительно независимы... ©2015-2024 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (359)
|
Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку... Система поиска информации Мобильная версия сайта Удобная навигация Нет шокирующей рекламы |