автоматизация. Вариант 20 - автоматизация. Вариант 20 Задание Дать полные ответы на следующие вопросы. Привести необходимые примеры, поясняющие схемы и рисунки. Охарактеризуйте экстремальные системы регулирования.
 Скачать 92.9 Kb.
|
|
Вариант 20 Задание 1. Дать полные ответы на следующие вопросы. Привести необходимые примеры, поясняющие схемы и рисунки. Охарактеризуйте экстремальные системы регулирования. Поясните принцип работы системы с запоминанием экстремального значения регулируемой величины на основе структурной схемы. Укажите области применения экстремальных систем регулирования. Экстремальными называют системы, которые в процессе работы автоматически отыскивают такие управляющие воздействия на входе управляемого объекта, при которых обеспечивается непрерывное поддержание показателя качества системы вблизи его экстремального значения. Основная особенность этих систем состоит в том, что управление в них осуществляется не путем компенсации частных рассогласований (отклонений) в системе, а целенаправленным воздействием на систему с учетом некоторой функции ее состояния — показателя качества системы управления. Системы экстремального управления сложнее обычных САУ, и их целесообразно применять, если ОУ имеет достаточно ясно выраженный экстремум показателя качества, который существенно зависит от управляющих воздействий и внешних условий. На рис. 1 проиллюстрирована зависимость показателя качества I от управляющего воздействия и для различных вариантов внешних условий. Если при изменении внешних условий изменяется только величина экстремального значения показателя качества Iэ, а координата u’э, соответствующая экстремуму, не изменяется или изменяется только координата иЭ соответствующая экстремуму Iэ, а величина Iэ не изменяется, то можно обеспечить экстремальное значение показателя качества, используя обычную САУ, т.е. САУ с постоянными параметрами управляющего устройства. Показателем качества в СЭУ могут быть различные величины. Например, для системы управления металлорежущим станком таким показателем может являться производительность, которая определяется массой стружки, снимаемой резцом в единицу времени, при условии, что температура резца и детали не превысит заданного уровня. Обычно показатель качества в СЭУ является функцией нескольких управляющих воздействий, т.е.    Рис. 1. Зависимость показателя качества I от управляющего воздействия и для различных вариантов внешних условий: а — с минимальными экстремумами; б — с максимальными экстремумами Если последняя функция дифференцируема и искомый оптимум заведомо не лежит на границе, то в точке, соответствующей экстремуму,  или  где e1, ..., eп — единичные векторы осей, по которым отсчитываются величины и1, ..., ип. Экстремальная система должна обеспечить движение рабочей точки по поверхности I в пространстве переменных до точки, в которой grad I = 0. Для осуществления этого необходимо, во-первых, определить градиент и, во-вторых, организовать движение к точке экстремума. Способ запоминания экстремума заключается в том, что система совершает вынужденное иди автоколебательное движение в районе экстремума. При достижении экстремального значения оно фиксируется на запоминающем устройстве. Градиент функции определяется затем по разности текущего и экстремального значений Система экстремального регулирования более автономна по сравнению с обыкновенными системами, которые не изменяют своей структуры в процессе управления. Поэтому применять их целесообразно лишь в некоторых случаях, а именно: при наличии целевой функции, которая существенно меняет эффективность работы данной системы; если улучшение показателей эффективности окупает применение систем экстремального регулирования; при наличии способов поиска экстремума показателей качества и воздействия на регулирующие части объекта экстремального регулирования для определения экстремальных режимов работы системы [1, 2]. Задание 2. Нарисовать схему технологического процесса; назвать технологическое оборудование, элементы автоматики, приборы контроля и регулирования, устройства сигнализации и блокировки в схеме; перечислить параметры, подлежащие регулированию и контролю; привести краткое описание технологического процесса. Схема автоматизации процесса вулканизации резиновых изделий в котлах с обогревом «глухим» паром и в котлах с обогревом острым паром. На рис. 1 приведена функциональная схема автоматизации процесса вулканизации изделий в котлах с воздушной средой. После загрузки изделий крышку 1 котла закрывают. При этом срабатывает пневматический конечный выключатель 2, подающий воздух к командному прибору 16. Аппаратчик нажимает на кнопочный выключатель 1а, и командный прибор включается в работу, о чем сигнализирует лампа 1в. Прибор 16 открывает трехходовой клапан 1г для заполнения котла воздухом. Постоянное давление воздуха в котле обеспечивает регулятор давления 3а (общий для нескольких котлов). Обратный клапан 4 предотвращает понижение давления в данном котле при заполнении воздухом других котлов.  Рис. 1 - Схема автоматизации процесса вулканизации резиновых изделий в котле с обогревом «глухим» паром: 1 — крышка; 2 — пневматический конечный выключатель; 1а — кнопочный выключатель; 1б — командный прибор; 1в — сигнальная лампа «Цикл идет»; 1г — трехходовой клапан; 2а - термоэлектрический преобразователь; 2б — регулирующий потенциометр; 2в, 3б — мембранные исполнительные устройства; 3а — регулятор давления; 3 — предохранительный клапан; 4 — обратный клапан; 5 — термометр расширения; 6 — устройство блокировки; 7 — манометр Температура в котле поддерживается постоянной с помощью регулятора 2б. По окончании вулканизации командный прибор с помощью трехходового клапана 1г соединяет полость котла с атмосферой; теперь крышку котла можно открыть. Конечный пневматический выключатель 2 обеспечивает дополнительную блокировку котла: при открытии крышки отключается подача воздуха к командному прибору, н трехходовой клапан 1г сообщает внутреннюю полость котла с линией сброса независимо от того, дал ли на это команду прибор 1б.  Рис. 2 - Схема автоматизации резиновых изделий в котлах с обогревом острым паром: 1a — командный прибор: 1б, 1в — запорные клапаны; 1г — кнопочный выключатель; 2а — термоэлектрический преобразователь: 2б — регулятор температуры: 2в — регулирующий клапан; 3—термометр расширения: 4 — контактный манометр: 5 — мембрана блокировочного устройства; 6 — конечный пневматический выключатель; 7 — предохранительный клапан На рис. 2 представлена функциональная схема автоматизации процесса вулканизации резиновых изделий в котлах с обогревом острым паром. После загрузки изделий крышку котла закрывают. Пневматический конечный выключатель 6 подает воздух к командному прибору 1а (КЭП-12у, УПУ, реле времени), нажимает кнопочный выключатель 1г, и командный прибор включается в работу. Он подает воздух к регулятору температуры 26 и открывает клапаны 16 и 1в. Открывается и клапан 2в. В котел начинает подаваться водяной пар, а открывшийся клапан 1в обеспечивает продувку котла. Далее клапан 1в закрывается, н регулятор 26 начнет поддерживать заданную температуру в котле изменением расхода водяного пара, поступающего в котел (клапан 2в). По окончании цикла вулканизации командный прибор закроет клапан 16 и откроет клапан 1в. При полном снятии давления из полости котла красная сигнальная лампа, управляемая контактным манометром 4, выключится, а зеленая включится. Котел готов к разгрузке. Устройство с мембранным приводом 5 исключает открытие байонетного затвора при наличии давления в котле. Конечный пневматический выключатель 6 дает возможность командному прибору и регулятору температуры открывать клапаны 16 и 2в только при закрытой крышке котла н закрытом байонетном затворе [4]. Литература 1. Чекваскин, А. Н. Основы автоматики Текст / А. Н. Чекваскин, В, Н. Сёмин, К. Я. Стародуб. – М.: Энергия, 1977. – 448 с. 2. Мелюшев, Ю. К. Основы автоматизации химических производств и техника вычислений Текст / Ю. К. Мелюшев. – М.: Химия, 1982. – 360 с. 3. Рульнов, А.А. Автоматизация систем водоснабжения и водоотведения Текст / А.А. Рульнов, К.Ю. Евстафьев. – М.: ИНФРА-М, 2007.- 204 с. 4. Шувалов, В.В. Автоматизация производственных процессов в химической промышленности Текст / В. В. Шувалов, Г.А. Огаджанов, В. А. Голубятников. – М.: Химия, 1991. – 480 с. |