Составление структурной схемы системы автоматического регулирования температуры в животноводческом помещении

2. Составление структурной схемы системы автоматического регулирования температуры в животноводческом помещении

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

При математическом описании систему разбивают на отдельные звенья направленного действия, передающие воздействия только в одном направлении – с входа на выход.

На структурной схеме каждое звено изображается прямоугольником, внутри которого записывается математическое описание звена. Связи между звеньями структурной схемы изображаются линиями со стрелками, соответствующими направлению прохождения сигналов. Над линиями ставятся обозначения сигналов.

Составим структурную схему САР температуры в животноводческом помещении. Для этого получим передаточные функции всех элементов системы.

1.         Уравнение животноводческого помещения с электрокалорифером, как объекта управления:

 ,

где - температура воздуха в помещении

- температура наружного воздуха

PH, кВт – электрическая мощность, подаваемая на электрокало рифер.

Изображение Лапласа этого уравнения.

В нашем случае передаточная функция системы по управляющему воздействию :

Передаточная функция по возмущающему воздействию (температура наружного воздуха):

Аналогичным образом получим передаточные функции остальных элементов.

2.         Датчик температуры Д:

 ,

3.         Задатчик З:

; ;

4.         Сравнивающее устройство мост (М)

 ,

 ;

5.         Управляемый усилитель (УУ) :

,

Усилитель усиливает мощность

;

Составим структурную схему САР.

Задатчик (З) системы является безинерционным. Его коэффициент передачи Кз должен быть равен коэффициент передачи Кд датчика. Поскольку заданная Θз и действительная Θ температуры должны быть в одном масштабе.

Поэтому для наглядности исследования эти коэффициенты Кд=Кз можно принять за СУ и считая, что из заданной температуры Θз непосредственно вычитается измеренная датчиком температура Θд и формируется сигнал ошибки е.

Преобразованная таким образом структурная схема представлена на рисунке.4.

Рисунок.3 Структурная схема САР температуры воздуха в животноводческом помещении.

Рисунок. 4 Структурная схема САР температуры воздуха в животноводческом помещении.

3. 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. Для этого найдем передаточную функцию, определяющую взаимосвязь управляющего воздействия на объект и ошибки:

Передаточная функция безынерционного регулятора примет вид:

Окончательно для безинерционного регулятора получаем:

Закон управления является пропорциональным (П-закон). Когда управляющее воздействие на объект формируется пропорционально ошибки.