Анализ типового технологического процесса как объекта управления

Введение 5
1. Разработка концептуальной модели. 6
2. Построение математической модели объекта. 7
3. Исследование статических и динамических свойств объекта. 8
4. Выбор каналов регулирования. Структурно-параметрический синтез объекта управления. 16
Заключение 18
Список использованной литературы 19

По итогам выполнения курсовой работы на тему: «Анализ типового технологического процесса как объекта управления» можно сделать несколько выводов.
Была разработана концептуальная модель теплообменника смешения со свободным истечением жидкости. После чего для данного объекта было составлено математическое описание для условий статики и динамики.
По составленным системам уравнений, с использованием программы MathCad была разработана программа для исследования статических и динамических свойств объекта. Результаты исследования позволили составить таблицу, которая содержала численное значения постоянных времени и коэффициентов передачи для каналов. (В данном случае было рассмотрено 8 каналов регулирования). Кроме того можно отметить, что данный канал описывается апериодическим звеном первого порядка. Из статических и динамических характеристик стоит отметить, что параметр f0 никак не влияет на температуру.
...

1. Разработка концептуальной модели.

Рис. 1. Принципиальная схема теплообменника смешения: свободное истечение жидкости

Краткая характеристика объекта:
В аппарат емкостного типа с интенсивно работающей мешалкой подаются две жидкости, расходы и температуры которых равны соответственно υ1, t1 и υ2, t2. В процессе смешения потоков среда приобретает температуру t и с расходом v путем организации жидкости свободного истечения выводится из аппарат. Рабочий объем аппарата V .
Назначение ХТП: смешение двух потоков жидкости, с различными температурами.
Цель функционирования: получить выходной поток жидкости с заданным значением температуры –.
Классификация технологических параметров, характеризующих входные, выходные потоки и "внутреннее" состояние объекта:
Переменные состояния:
Температура t –отражает назначение и цель функционирования объекта;
Уровень h.
...

3. Исследование статических и динамических свойств объекта.
Построение и анализ статических характеристик
Листинг программы в Приложении 1.

Вывод: в окрестности рабочей точки статические характеристики по каналу v1→t и v1→h получились близкими к линейным. Все остальные каналы линейны в окрестности рабочей точки. При этом каналы v1→t и f0→h получились обратными (при увеличении расхода температура уменьшается и при увеличении сечения трубопровода - уровень падает), остальные каналы прямые.
Как видно из графиков, сечение трубопровода не оказывает никакого влияния на значение выходной температуры жидкости.

Построение и анализ динамических характеристик
Листинг программы в Приложении 2.

Вывод: У каналов v1→t и v1→h характеристики практически симметричные, значит зависимость нелинейная. Остальные характеристики получились симметричными, зависимость линейная. Кроме того, все каналы работают как апериодические звенья первого порядка.
...

4. Выбор каналов регулирования. Структурно-параметрический синтез объекта управления.
Выберем регулирующие воздействия для стабилизации уровня в емкости и температуры. Для этого обратим внимание на значение безразмерного коэффициента передачи. Но не стоит забывать и о практической реализации канала.
Для регулирования температуры есть 4 канала: t1→t, t2→t, v1→t, v2→t. Использовать первые два канала не целесообразно, так как потребуется дополнительное оборудование. Рассматривая два других канала наибольший безразмерный коэффициент имеет канал v1→t. Таким образом, для стабилизации температуры на заданном уровне будем использовать канал v1→t.
Теперь рассмотрим канал для регулирования уровнем. Для этого параметра возможно применение трех каналов: v1→h, v2→h и f0→h. Наибольший безразмерный коэффициент передачи имеет канал f0→h. Поэтому для регулирования уровнем выберем сечение трубопровода.
...

Заключение
По итогам выполнения курсовой работы на тему: «Анализ типового технологического процесса как объекта управления» можно сделать несколько выводов.
Была разработана концептуальная модель теплообменника смешения со свободным истечением жидкости. После чего для данного объекта было составлено математическое описание для условий статики и динамики.
По составленным системам уравнений, с использованием программы MathCad была разработана программа для исследования статических и динамических свойств объекта. Результаты исследования позволили составить таблицу, которая содержала численное значения постоянных времени и коэффициентов передачи для каналов. (В данном случае было рассмотрено 8 каналов регулирования). Кроме того можно отметить, что данный канал описывается апериодическим звеном первого порядка. Из статических и динамических характеристик стоит отметить, что параметр f0 никак не влияет на температуру.
...