Расчёт коэффициентов усиления и оптимальных коэффициентов настройки

3. Расчёт коэффициентов усиления и оптимальных коэффициентов настройки

Коэффициент усиления объекта по внешнему воздействию представляет собой отношение статических изменений регулируемой величины и внешнего воздействия :

.

Он равен угловому коэффициенту касательной к кривой, выражающей зависимость регулируемой величины от нагрузки. С допустимой степенью точности коэффициент может быть определён аналитически как угловой коэффициент хорды в районе заданного уровня нагрузки.

сR₁/(кг/ч).

Для расчётов удобнее иметь дело с безразмерным значением данного коэффициента, которое получается в результате деления размерных величин числителя и знаменателя на их базовые значения.

.

Определение коэффициента усиления по регулирующему воздействию производится по ординате асимптоты переходной функции. Поскольку в задаче рассматривается переходная функция не объекта, а разомкнутой системы, состоящая из трёх элементов: сервомотора, объекта и измерителя, то коэффициент усиления по регулирующему воздействию, подсчитанный как отношение ординаты асимптоты к возмущению , выражает коэффициент усиления для всей разомкнутой системы:

.

Также как и для , вычисляется в безразмерной форме, получаемой делением размерных величин числителя и знаменателя на их базовые значения.

сR₁/кПа;

.

Расчёт коэффициентов настройки производится по формуле:

,

поскольку соответственно заданию система оборудована ПИ-регулятором.

Коэффициенты А, В, С, D для интегрального квадратичного критерия равны:

; ; ; .

Расчётные данные округляют до целых значений.

;

.

4. Определение координат точек на диаграмме Вышнеградского

Передаточная функция регулятора:

,

где – преобразователь Лапласа.

Чтобы воспользоваться диаграммой Вышнеградского для анализа качества регулирования при вычисленных параметрах настройки, звено с запаздыванием, соответствующее передаточной функции разомкнутой системы, следует преобразовать в линейное звено. Такое преобразование может быть выполнено с удовлетворительной степенью приближения на основании аппроксимации Падда:

.

Тогда получим:

.

Передаточная функция для замкнутой системы:

.

Знаменатель полученного выражения, приравненный к нулю, есть характеристическое выражение этой системы. После преобразований получим:

.

Расчёт координат точек САР на диаграмме Вышнеградского

Показатель	Настроечные параметры		Коэффициенты характеристического уравнения				Координаты точек на диаграмме
Оптимальные значения	14	85	180158	10363	342	3,598	2,12	2,58
Усиление завышено	21	85	180158	8299	471	5,397	1,48	2,71
Усиление занижено	7	85	180158	12428	214	1,799	3,20	2,56
Время интегрирования завышено	14	212,5	450394	25908	928	3,598	2,88	5,16
Время интегрирования занижено	14	42,5	90079	5182	147	3,598	1,68	1,40

На диаграмме Вышнеградского:

I – область колебательной устойчивости; III – область апериодической устойчивости;

II – область монотонной устойчивости; IV – область неустойчивости.

Библиографический список

Печененко В.И., Козьминых Г.В. Автоматика регулирования и управления судовых силовых установок. М.: Транспорт, 1969.

Сыромятников В.Ф. Основы автоматики и комплексная автоматизация судовых пароэнергетических установок. М.: Транспорт, 1983.

Сыромятников В.Ф. Наладка автоматики судовых энергетических установок. М.: Транспорт, 1989.

Грицай Л.Л. Справочник судового механика (в двух томах). М.: Транспорт, 1973.

Введение

Среди причин широкого распространения автоматических регуляторов вязкости топлива наиболее важны усиливающаяся борьба с загрязнением окружающей среды и широкое использование в качестве топлива продуктов перегона нефти с высоким содержанием серы. В судовых установках вязкость является критическим параметром, поскольку прямо определяет эффективность топливосжигания. Отклонение вязкости от оптимального значения не только ухудшает процесс сгорания топлива, но и увеличивает износы ЦПГ и топливной аппаратуры.

Вязкость жидкости зависит от её температуры. Однако пределы изменения вязкости тяжёлых сортов топлива даже при неизменной температуре весьма широки. Существующие стандарты на топливо допускают варьирование вязкости в большом диапазоне. Вязкость одной и той же марки топлива может значительно отличаться в зависимости от условий хранения, месторождения сырья и т.п. Нередко в качестве топлива для двигателей используются смеси различных марок топлива, каждый компонент которых при одной и той же температуре имеет свою вязкость, которая с изменением температуры меняется неодинаково.

В ряде случаев для регулирования вязкости топлива устанавливаются обычные автоматические регуляторы температуры подогрева. Однако поддержание заданной оптимальной вязкости обычным терморегулятором весьма затруднительно, так как вязкость и температура не имеют однозначной зависимости. Особенно трудно подобрать температурный режим для смеси топлива. Очевидно, что наилучшим решением задачи поддержания оптимальной вязкости топлива является установка автоматического регулятора, непосредственно контролирующего вязкость. Сравнительный анализ работы двигателей с регуляторами температуры топлива и с регуляторами вязкости показывает, что расходы топлива при регулировании вязкости уменьшаются на 3–5 %.

Таким образом, для подготовки топлива перед подачей в двигатель необходим автоматический регулятор вязкости. При этом во всех без исключения современных системах предусматривается астатическая характеристика регулирования вязкости топлива, чтобы её значение перед форсунками двигателя оставалось постоянным на всех нагрузках.

Исходные данные

Объектом регулирования рассматриваемой САР является паровой подогреватель топлива. Динамические свойства САР характеризуются переходной функцией разомкнутой системы, образующейся из контура регулирования после отключения регулятора. Ступенчатое воздействие на эту систему – изменение пневматического сигнала кПа на входе сервомотора, а её выходная величина изменения во времени показаний прибора, регистрирующего вязкость топлива и расположенного на выходе измерителя. Зафиксированные через равные промежутки времени сек значения , выражаются следующим рядом цифр: 65,6; 65,3; 64,7; 64,0; 63,0; 62,5; 61,8; 61,2; 60,7; 60,3; 60,0; 59,9; 59,1; 58,9; 58,7; 58,6; 58,5; 58,4; 58,3; 58,3; …, асимптотически стремящихся к значению . Первая цифра этого ряда соответствует моменту начала отсчёта и подаче на сервомотор входного ступенчатого воздействия. Нагрузка по топливу: кг/ч. Номинальная нагрузка по топливу: кг/ч.

Значения вязкости за подогревателем топлива на установившихся режимах

Расход топлива, B, кг/ч	400	550	700	850	1000	1150
Вязкость на входе в подогреватель,, cR1	145
Вязкость на выходе из подогревателя, , cR1	50,6	56,5	58,8	61,0	65,9	66,5

					Курсовая работа по курсу “АСУ СЭУ”	Лист
Изм.	Лист	№ докум.	Подп.	Дата

Содержание

Содержание 2

Исходные данные 3

Введение 4

Описание устройства и взаимодействие элементов САР 5

Построение и аппроксимирование переходной функции 9

Расчёт коэффициентов усиления и оптимальных коэффициентов настройки 11

Определение координат точек на диаграмме Вышнеградского 13

Библиографический список 14

Санкт-Петербургский государственный университет водных коммуникаций Кафедра Судовых энергетических установок Курсовая работа по дисциплине “АСУ СЭУ” (специальность – 240500) Тема: Автоматическое регулирование вязкости топлива. Выполнил студент Жданов Д. А. Группа: СЭ-41 Шифр: 975134 Руководитель Колесов А. Г. Санкт-Петербург 2001