28 | 05 | 2017
Учебные материалы
Для преподавателей
Работы студентов
Справочная и техническая литература
Статьи по темам

Методические указания по выполнению контрольной работы "Автоматика и автоматизация производства"

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Рейтинг 4.00 (2 Голосов)

Контрольная работа "Автоматика и автоматизация производства"

ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Контрольная работа ставит своей целью закрепление теоретических знаний по курсу " Автоматика и автоматизация производства " и получение навыков синтеза и анализа систем автоматического управления и регулирования.

При выполнении контрольной работы необходимо по заданному технологическому процессу составить структурно-функциональную схему, выбрать необходимые технические средства автоматизации, составить структурно-алгоритмическую схему САУ, исследовать ее на устойчивость и качество регулирования, а также рассчитать основные показатели надежности системы.

Контрольная работа выполняется на белой бумаге формата А4, рисунки выполняются согласно требованиям к выполнению графической части в пояснительной записке, а расчетные графики на миллиметровой бумаге с последующей вклейкой согласно текста.

Расчетно-пояснительная записка представляется в сброшюрованном виде с титульным листом по установленной форме.

Порядок следования документов в работе следующий:

ü содержание;

ü разделы расчетно – пояснительной записки;

ü выводы по работе;

ü литература.

3. Разделы и подразделы выделяются в соответствии с заданием.

4. Все рисунки и таблицы должны иметь нумерацию и название. Нумерация ведется арабскими цифрами в пределах раздела или всей расчетно-пояснительной записки. При чем, каждый раздел начинается с нового листа, а его название пишется заглавными буквами. Название подраздела пишется прописными буквами и нумеруется так: 1.1;1.2 и т. д.

На все рисунки, таблицы и литературные источники в тексте расчетно-пояснительной записки должны быть ссылки.

1. ОПИСАНИЕ ЗАДАННОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА АВТОМАТИЗАЦИИ

Согласно варианта задания по [1] необходимо произвести описание технологического процесса

2. СОСТАВЛЕНИЕ ФУНКЦИОНАЛЬНО-СТРУКТУРНОЙ СХЕМЫ ЗАДАННОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА.

При составлении функционально-структурных схем необходимо учитывать, что они отражают взаимодействие устройств, блоков, узлов и элементов автоматики в процессе их работы. На функционально-структурной схеме отдельные устройства автоматики графически изображают в виде прямоугольников, а существующие между ними связи – линиями со стрелками, указывающие на прохождения сигнала. Элемент сравнения обозначают окружностью с четырьмя секторами. Назначение каждого элемента зашифровываются и в сокращенном виде записывают внутри прямоугольника. Наиболее частые сокращения, встречающиеся при разработке функционально-структурных схем, приведены в таблице 1;

Таблица 1. Общепринятые сокращения при составлении функционально-структурных схем

Сокращение

Расшифровка

СО

Сравнивающий орган

УО

Усилительный орган

РО

Регулирующий орган

ИМ (О)

Исполнительный механизм (орган)

ОС

Обратная связь

ОР (У)

Объект регулирования (управления)

ВО

Воспринимающий орган

ЗЭ

Задающий элемент

3. ВЫБОР ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ АВТОМАТИЗАЦИИ (ТСА)

В соответствии с заданной функционально - структурной схемой автоматизации и по номинальным значениям входных и выходных сигналов ее звеньев необходимо выбрать соответствующие ТСА и представить их в виде спецификации

(таблица 2)

Таблица 2 – Спецификация технических средств автоматизации

Позиционное обозначение

Наименование

Количество

Примечание

       

Затем следует привести технические характеристики выбранных технических средств автоматизации при этом необходимо воспользоваться литературой [3, 7, 8, 9].

4. АППРОКСИМАЦИЯ ЭЛЕМЕНТОВ СИСТЕМЫ ПЕРЕДАТОЧНЫМИ ФУНКЦИЯМИ ЭЛЕМЕНТАРНЫХ ЗВЕНЬЕВ АВТОМАТИКИ

Все элементы исходной функционально-структурной схемы следует описать передаточными функциями типовых элементарных звеньев автоматики и представить в виде таблицы 3

Таблица 3-Аппроксимация элементов системы передаточными функциями

Наименование функционального блока

Вид типового элементарного звена

Передаточная функция

     

Примеры функциональных блоков, аппроксимируемые теми или иными передаточными функциями, содержатся в [2, 3, 4, 5, 6, 10].

5. РАСЧЕТ УСТОЙЧИВОСТИ САУ.

Расчет устойчивости САУ производится согласна вариантам задания по критериям, которые делятся на две группы: алгебраические (Рауса, Гурвица, Льенара - Шипаро, Вышнеградского) и частотные (Михайлова, Найквиста, логарифмический). Алгоритм определения устойчивости системы по вышеуказанным критериям приведены в [2, 3, 4, 5, 6, 10].

Если при определении устойчивости САУ расчеты указывают на то, что система является неустойчивой, необходимо предложить мероприятия по достижению САУ до устойчивого состояния и подтвердить это соответствующими расчетами.

6. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА РЕГУЛИРОВАНИЯ

Для оценки качества работы автоматических систем управления в переходных режимах используются так называемые переходные характеристики, аналитический расчет которых является задачей весьма сложной. Поэтому на практике для получения кривой переходного процесса применяют ряд приближенных методов, одним из наиболее распространенных среди которых является метод трапеций Солодовникова. Построение переходного процесса с использованием этого метода основано на замене вещественной частотной характеристики замкнутой автоматической системы рядом трапеций, каждая из которых строится с соблюдением соответствующих правил.

6.1. Расчет и построение вещественной частотной характеристики

Для получения вещественной частотной характеристики необходимо в выражение передаточной функции замкнутой системы подставить pÞjw и выделить вещественную и мнимую части

Wз(jw)=R(w)+jI(w)

Затем, задаваясь значением w от 0 до ¥, определить для различных частот значения R(w), по которым и строят ВЧХ R(w)= f (w).

6.2. Расчет и построение переходной характеристики системы c применением метода трапеций Солодовникова

Согласно методу В. В. Солодовникова, реальную частотную характеристику разбивают на ряд трапеций, каждая из которых строится с соблюдением правил [2, 10], а параметры трапеций в таблицу 4.

Таблица 4 - Параметры трапеций Солодовникова

Параметры

Трапеции

1

2

N

Ri

       

Wa

       

Wn

       

C

       

Имея параметры трапеций, на основании таблиц H-Функций определяется время переходного процесса и по результатам расчетов, которые сводятся в таблицу 5, строятся кривые переходных процессов для каждой трапеции h=f(t).

Таблица 5- Расчетные данные для построения переходной характеристики

 

Трапеция 1

Трапеция 2

Трапеция 3

TT

Един.

C1=

Реальная

Wn1=

R1(0)=

Един.

C2=

Реальная

Wn2=

R2(0)=

Един.

C3=

Реальная

Wn3=

R3(0)=

 

H1

H2

H3

Суммируя значение ординат всех кривых, получают значение переходного процесса всей системы.

6.3. Определение показателей качества регулирования по переходной характеристике.

Данный раздел ставит задачей определение показателей качества регулирования САУ. Основными показателями качества переходного процесса являются:

1. время регулирования tp;

2. перерегулирование S;

3. частота колебаний w;

4. число колебаний n;

5. время достижения первого максимума tmax ;

6. время нарастания переходного процесса tн;

7. декремент затухания b;

Перечисленные показатели качества могут быть дополнены другими, обусловленными спецификой конкретных систем.

7. РАСЧЕТ ПОКАЗАТЕЛЕЙ НАДЕЖНОСТИ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ОБЪЕКТА

Основными показателями надежности элементов и систем автоматики являются время наработки на отказ и вероятность безотказной работы.

Для определения вероятности безотказной работы САУ необходимо учитывать:

1.  поправочный коэффициент К, учитывающий влияние окружающей среды для:

Лабораторных условий К=1;

Стационарных установок К=10...15;

Мобильных агрегатов К=25...30.

2. - значение интенсивности отказов i - го элемента, определяемое по [3, 4].

Вероятность наработки на отказ САУ необходимо рассчитать для реального значения времени наработки и для tx=1000 ч и дать анализ полученных результатов.

Решение этой задачи следует начать с выбора значений интенсивности отказов элементов, входящих в САУ, что показано в таблице 6.

Таблица 6 - Интенсивности отказов элементов САУ

Элементы САУ

Количество

Интенсивность отказов

L*10-31/ч

     
   

Sl=

8. ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

По результатам выполнения курсовой работы необходимо сделать выводы, в которых следует охарактеризовать основные свойства разрабатываемых САУ и меры по улучшению качественных показателей.

ЛИТЕРАТУРА

1.  Бородин И. Ф., Недилько Н. М. Автоматизация технологических процессов. – М. : Агропромиздат, 1986. – 368 с.

2.  Бородин И. Ф., Кирилин А. И. Основы автоматики и автоматизации производственных процессов. - М.: Колос, 1977. - 328 с.

3.  Автоматика и автоматизация производственных процессов /И. И. Мартыненко, Б. Л. Головинский, Р. Д.Проценко, Т. Ф.Резниченко. - М.: Агропромиздат, 1985. - 335 с.

4.  Бородин И. Ф., Кирилин А. И. Практикум по основам автоматики и автоматизации производственных процессов. - М.: Колос, 1974. - 255 с.

5.  Топчеев Ю. И., Цыпляков А. П. Задачник по теории автоматического регулирования. - М.: Машиностроение, 1977. - 592 с.

6.  Теория автоматического управления. Ч.1. Теория линейных систем автоматического управления / Под ред. А. А. Воронова. - М.: Высшая школа, 1977.-303с.

7.  Скрыпник Н. Н. Справочник по приборам и средствам автоматизации для контроля качества сельскохозяйственной продукции. - К.: Урожай, 1988.-128 с.

8.  Бородин И. Ф. Технические средства автоматики. - М.: Колос, 1982.-303 с.

9.  Елистратов П. С. Электрооборудование сельскохозяйственных предприятий: (Справочник) - Мн. Ураджай,1986. - 328 с.

10.  Конспект лекций по дисциплине "ТОА".


Методические указания по выполнению контрольной работы "Автоматика и автоматизация производства" - 4.0 out of 5 based on 2 votes

Добавить комментарий


Защитный код
Обновить