Scrigroup - Documente si articole

Username / Parola inexistente      

Home Documente Upload Resurse Alte limbi doc  

CATEGORII DOCUMENTE





AeronauticaComunicatiiElectronica electricitateMerceologieTehnica mecanica


REGLAREA DEBITULUI SI A TEMPERATURII UNUI MATERIAL GRANULAR

Tehnica mecanica

+ Font mai mare | - Font mai mic







DOCUMENTE SIMILARE

Trimite pe Messenger
Determinarea gradelor de excitatie a sistemelor oscilante
Franarea automobilului
Proiect - mecanism de actionare
CALCULUL HIDRAULIC AL CONDUCTELOR CARE TRANSPORTA LICHIDE
Automatizarea punctelor termice
Prelucrarea prin rabotare
Examen de diferenta-solicitari si masurari tehnice
Exemple de proiectare a operatiilor de prelucrare pe masinile de rectificat
ASAMBLARI PRIN PENE PARALELE
DESCRIEREA PROCESULUI DE COCSIFICARE IN CUPTORUL INDUSTRIAL

REGLAREA DEBITULUI SI A TEMPERATURII UNUI MATERIAL GRANULAR


A.7.     PROBLEME DE IDENTIFICARE A PARTII FIXATE



Identificarea buclei de reglare a debitului

Se pleaca de la analiza elementelor componente a acestei bucle si se prezinta rezultatele identificarii.

            Bucla cuprinde:

            a – transportorul melcat (TM);

            b – transportorul cu cupe (TC);

            c – doza gravimetrica (DG) cu adaptor.

            a) referitor la transportorul melcat:

            a.1.amplificatorul de putere primeste la intrare tensiunea Ua si furnizeaza la iesire tensiunea Um; are structura din figura in care:

            Ua                                    Um                                      Kap =18.625              

                            Kap* e-stap                                                   

tap =10  [msec]

            a.2.motorul de antrenare primeste la intrare tensiunea Um si furnizeaza la iesire marimea Wtm. Are structura din figura in care:

                                                                                                            K1 = 0.195       [Nm/V]

                                          Mr                                                 K2 = 4.45                     [rad/sec/Nm]

      Um         K1                          -         K2              Wtm                      Tm1 =0.039      [sec]       

                  Tm1s+1                             Tm2s+1                                       Tm2 =0.445      [sec]

            a.3.tahogeneratorul de masurare a turatiei (TG) si adaptorul sau primeste la intrare turatia Wtm si furnizeaza prin  adaptor o tensiune UW. Are structura din figura, in care:

                                                                                                            KtW =0.1          [U/rad/s]

    Wtm            KtW                   UW                                            TtW =0.01         [sec]

                     TtWs+1

            a.4. transportorul melcat (TM) primeste la intrare turatia Wtm si furnizeaza debit intermediar de material granular comandat. Structura este data in figura urmatoare.


   Pm1           0.05                                                                                TQ1 = TTM =5    [sec]

                TBs(TQ1s+1)                                                             Ktm = 0.065     [kg/sec/rad/sec]

                                                                                                            TB =60             [sec]

           

                     Ktm                                    +    Qi                           

                    Ttms+1                       + 

            b) Transportorul cu cupe (TC) are la intrare debitul intermediar (Q1), iar la iesire debitul (Qm). Structura corespunde figurii urmatoare, in care:

                                                                                                K =0.9

                                                                                                            T =10               [sec]

tm =                    [sec]

c) Doza gravimetrica cu adaptor: se considera la intrare debitul Qm, iar la iesirea adaptorului curentul iq, astfel incat, potrivit figurii urmatoare, avem:

                                                                                                                                                  

                                                                                                       KG =0.16                 [mA / kg / sec]

                                                                                                                                                                   TG = 2                                 [sec]


Identificarea buclei de reglare a temperaturii

Se analizeaza elementele componente ale acestei bucle si se prezinta rezultatele identificarii.

a) Ventilul pneumatic (VP) si convertorul electropneumatic (CEP)

            -la intrare se aplica curentul iE, iar marimea de iesire este debitul de gaz metan (q)                      

 Kpg
 
                        Dpg

                       

Kpg =0.01

  Kce.Kv

 

   Tv.s+1

 
                        Ie                                        +         q                Kce*Kv =0.025[Nm3/s/mA]

                                                            +                                  Tv =4               [sec]


b) Cuptorul(C) se va analiza impreuna cu transportorul cu cupe (TC) rezultand structura din figura:                                                                                                         Kc =189 [o C/Nm3/sec]

KqT = 0.8

KqZ =0.3

TqZ=120           [sec]

Tc =572.5        [sec]

tc =0.15          [sec]

TqT =89            [sec]

tT =0.05           [sec]

 

c) Traductoarele de temperatura: pentru pirometru intrarea este temperatura qm,                 iesirea adaptorului este curentul Iqm, iar pentru termorezistenta (TR) intrarea este temperatura aerului in cuptor, iesirea fiind curentul Iqc.

                                                                                     - pentru pirometru:

                        qm                 Kqm                 lqm                                                    Kqm =0.16        [mA/oC)

                                       Tqms+1                                                          Tqm =4              [sec]

                                                                                     - pentru rezistenta:

                        qc               KqC                      lqc                                                     Kqc =0.1           [mA/oC]

                                         TqCs+1                                                        Tqc =16             [sec]


1. CALCULUL REGULATOARELOR PRIN METODA  REPARTITIEI          POLI-ZEROURI

1.1. CONSIDERATII ASUPRA PARTII FIXATE

            Metoda, bazata pe sistemul echivalent de ordinul doi, se aplica buclei de reglare a turatiei .


                                                                                    Mr

            Ua  KAPe-stAP           Um          K1                                 -                      K2                        WTM

                                                     TM1s+1                                        TM2s+1

                                                                               KTW

                                                                  TTWs+1

Se opereaza apoi o serie de transformari pentru a aduce partea fixata  la forma ceruta de metoda Guillemin – Truxal:

            a) se neglijeaza  perturbatiile (Mr =0);

            b) se aproximeaza  timpul mort sub forma:

                                                                                                              

            c) se transfigureaza  sistemul la forma reactiei negative unitare.

                         Intrucat TtW <<TM2, rezulta  :

                                                    

           

            in care : TM*=TM2+TTW =0.455            si  KM*=K2KTW =0.445

d)    deoarece constanta  (TTW ) ramane mult mai mica fata de cele ale buclei, marimile de intrare  si de iesire au aproximativ aceeasi evolutie dinamica,  deci se poate admite pentru bucla de reglare a turatiei o structura  simplificata:


Adica:

In  aceasta situatie majoritatea performantelor impuse asupra marimii de iesire WTM sunt valabile si pentru marimea (uW), exceptie facand estv pentru care :

                                                estv (uW)=kTW· estv (WTM)                                                         

1.2.CALCULUL REGULATORULUI HR1(s) PENTRU CAZUL SISTEMULUI ECHIVALENT DE ORDINUL DOI NECORECTAT

a)      Se impune setul de performante:

                        estp = 0             [V];

                        s £ 15             [%];

                        tr £ 1.2             [sec];

                        DwB £12          [rad/sec];

                        estv £0.15         [V];

b)      Se determina parametrii sistemului de ordinul doi

                                                              

x == 0.516

wn == 6.879

            pornind de la urmatoarele performante:

                        σ = 0.15

                        cv=

                       

c)      Verificarile impuse:

indeplinit

neindeplinit

                        estp = 0             [V];                             

                       

indeplinit

neindeplinit

                        s £ 15             [%];                

indeplinit

neindeplinit

                        tr £1.12            [sec];

indeplinit

neindeplinit

                        DwB £8.61       [rad/sec];

indeplinit

neindeplinit

                        estv £0.15         [V];

d)      Determinarea analitica a regulatorului are la baza figura de la inceputul capitolului in care elementul (1/KTW ) este ignorat.

                       

                       

            Raspunsurile sistemului inchis la intrare treapta si rampa unitara sunt:

Forma regulatorului HR1(s) este prea complicata, motiv pentru care se opereaza unele simplificari pentru ca relatia obtinuta sa fie de forma unor regulatoare tipizate:

            d.1) Se cauta sa se efectueze mici modificari ale coeficientului (1/2xwn) la forma  (1/2x’w’n)  astfel ca sa se poata efectua simplificari a polul din HR1(s) cu unul din cele trei zerouri, fara a afecta performantele.

            x’ =0.516

w’n =6.921

d.2)  Se 'ataseaza ' constanta cea mai mica (tAP) la  cea mai mare, de pilda  TM*:

           

           

In acest caz regulatorul este realizabil, fiind un PID cu filtru de ordinul I.

            e) Determinarea parametrilor de acord a regulatorului se efectueaza prin identificare cu formele tip ale regulatorului de tip PID si rezulta parametrii:

               VR =

*               ti =

*               td =

*               TN =

Se traseaza grafic raspunsul sistemului inchis H02’ si H02” pentru o intrare treapta unitara respectiv rampa in comparatie cu raspunsul sistemului inchis H02.

Concluzii:
1.3. CALCULUL REGULATORULUI HR2 PENTRU CAZUL SISTEMULUI DE ORDINUL DOI CORECTAT (CORECTIA CU DIPOL)

     

a)      Setul de performante impus este mai sever:

                                    estp =                    ;



                                    s £                  [%];

                                    tr £                   [sec];

                                    DwB £              [rad/sec];

                                    estv £               [V];

e)      Se determina parametrii sistemului de ordinul doi

                                                             

x =

wn =

            pornind de la urmatoarele performante:

                       

Se verifica referitoare la performantele sistemului si rezulta ca nu sunt indeplinite urmatoarele performante:

Performantele fiind afectate se  recurge la corectia sistemului inchis ajungand la forma:

                        .

Calculul valorilor polului si zeroului de corectie:

pc =

zc =

                          

b)      Verificarea se refera doar la timpul de raspuns care are valoarea:

                        tr =                   [sec]; deci tr < tr impus

c)      Determinarea  analitica  a regulatorului HR2(s)

           

Raspunsurile sistemului inchis la intrare treapta si rampa unitara sunt:

Forma regulatorului HR2(s) este prea complicata, motiv pentru care se opereaza unele simplificari pentru ca relatia obtinuta sa fie de forma unor regulatoare tipizate:

            d.1) Se simplifica grupul  daca

            Astfel:

d.2)  Se 'ataseaza ' constanta de timp redusa la  constanta mare:

           

           

d.3) Se cauta o simplificare a grupurilor  admisibila in general daca

           

d)      Determinarea parametrilor de acord a regulatorului:

Se traseaza grafic raspunsul sistemului inchis H0C’, H0C” si H0C”’ pentru o intrare treapta respectiv rampa unitara in comparatie cu raspunsul sistemului inchis H0C.

Concluzii:


2.      CALCULUL REGULATOARELOR PRIN METODE FRECVENTIALE PE BAZA SISTEMULUI ECHIVALENT DE ORDINUL DOI

2.1.CONSIDERATII ASUPRA PARTII FIXATE


Se analizeaza structura din figura, in care se opereaza o serie de simplificari:

                       

                       

De asemenea se neglijeaza frecarile vascoase ale rotorului, asa incat:

                       

                       

rezultand structura din figura urmatoare, performantele fiind impuse marimii (UW) intrucat calcularea lor in raport cu marimea (WTM) e foarte simpla.



2.2.DETERMINAREA FACTORULUI (VR) AL UNUI REGULATOR P

a)      Se impune urmatorul set de performante:

                        estp =                [V];

                        s £                  [%];

                        tr £                   [sec];

                        DwB £              [rad/sec];

                        cv £                  [V];

b)      Calculul factorului de amplificare (VR)

Se reprezinta in diagrame logaritmice partea fixata Hf(s) sub forma diagramei de modul, sistemul fiind de faza minima. La pulsatia de frangere rezulta punctul F.

-         Se determina pulsatia de taiere () si cea de frangere ().

=

                        =

-         Se determina factorul () corespunzator suprareglajului impus  si se calculeaza valoarea :

s =

=

care apoi se reprezinta in decibeli. La  rezulta punctul N.

-         Se translateaza caracteristica initiala (Hf) pentru a avea frangerea in N, rezultand astfel forma finala a buclei directe, deschise (). Este evident ca:

=

acordand atentie sensului translatiei necesare.

-         Verificarile necesare se refera la urmatoarele performante:

o       Timpul de raspuns: presupune citirea pulsatiei () din diagramele logaritmice si intrucat  rezulta , deci trebuie ca ;

o       Coeficientul erorii stationare la viteza, care se citeste direct din diagramele logaritmice la , fiind necesar ca ;

o       Largimea benzii de trecere se ia orientativ .

In continuare se reprezinta raspunsurile sistemului in bucla inchisa la intrare treapta respectiv rampa unitara


Concluzii


2.3.Determinarea parametrilor unui regulator PI

a)      Se impune urmatorul set de performante:

                        estp =                [V];

                        s £                  [%];

                        tr £                   [sec];

                        DwB £              [rad/sec];

                        cv £                  [V];

            Se incearca folosirea unui regulator simplu de tip proportional, dar acesta nu poate satisface toate performantele impuse, in special cea referitoare la coeficientul erorii stationare la viteza. In aceste conditii se recomanda folosirea unui regulator de tip PI.

b)      Calculul parametrilor regulatorului

Structura acestui regulator este:

.

Pentru determinarea grafo-analitica a parametrilor se reprezinta mai intai in diagrame logaritmice , diagrama de modul si dreapta , rezultand punctele F si N (vezi capitol 2.2). Se determina apoi grafic pulsatia () si coeficientul (cv) la .

Se plaseaza pulsatiile () si () astfel incat:

in care (). Cu ajutorul acestor pulsatii se poate determina structura directa, deschisa a sistemului cu regulator PI (notat HdC). Parametrii regulatorului sunt:

Verificarile necesare:

In continuare se reprezinta raspunsurile sistemului in bucla inchisa la intrare treapta respectiv rampa unitara :

Concluzii:

2.4. Determinarea unui regulator PD

a)      Se impune urmatorul set de performante:

                        estp =                [V];

                        s £                  [%];

                        tr £                   [sec];

                        DwB £              [rad/sec];

                        cv £                  [V];

            Se incearca folosirea unui regulator simplu de tip proportional, dar acesta nu poate satisface toate performantele impuse, in special cea referitoare la timpul de raspuns. In aceste conditii se recomanda folosirea unui regulator de tip PD.

b)      Calculul parametrilor regulatorului

Structura acestui regulator este:

.

Pentru determinarea parametrilor se reprezinta mai intai in diagrame logaritmice , diagrama de modul si dreapta , rezultand punctele F si N (vezi capitol 2.2).

Se  calculeaza wt1 =

de unde =

iar din  rezulta =

 Se plaseaza pe axa pulsatiilor , reprezentand structura deschisa finala.

 Se deduc parametrii acestui regulator PD:

Verificarea performantelor:

In continuare se reprezinta raspunsurile sistemului in bucla inchisa la intrare treapta respectiv rampa unitara :

Concluzii:

2.5.Determinarea parametrilor unui regulator PID

a)      Se impune urmatorul set de performante:

                        estp =                [V];

                        s £                  [%];

                        tr £                   [sec];

                        DwB £              [rad/sec];

                        cv £                  [V];

Avand in fata exemplele anterioare este evidenta imposibilitatea satisfacerii performantelor impuse cu un regulator proportional. Mai mult, nici un regulator PI sau PD nu va putea rezolva problema, urmand sa se foloseasca un regulator combinat.

b)      Calculul parametrilor regulatorului

Structura acestui regulator PID este:

.

Se reprezinta mai intai in diagrame logaritmice .

Se determina (x), deci si pozitia dreptei , rezultand punctul N si structura Hd1.

                                    x =

                                    A =

Se calculeaza (wt2) si se translateaza spre dreapta structura (Hd1) pana la (Hd2), aceasta implicand un regulator PD

                                    wt2 =

Se citeste cv dat de Hd2, se calculeaza

Se plaseaza

rezultand structura completa (HdC), in care s-a adaugat si regulatorul PI modificat.

Parametrii regulatorului vor fi:

Verificarile necesare:


In continuare se reprezinta raspunsurile sistemului in bucla inchisa la intrare treapta respectiv rampa unitara :

Concluzii:


3.      CALCULUL REGULATOARELOR PRIN METODE FRECVENTIALE CU ASIGURAREA UNEI MARGINI DE FAZA IMPUSE

3.1.CONSIDERATII ASUPRA PARTII FIXATE

Metoda se aplica buclei de reglare a temperaturii cuptorului:

Kpg

 
     DPg                                                 DBi

Kc e-STc

TCs+1

 

KCE KV

TVs+1

 
     ie                                                  +       q                                                        +     qc

KBZ

TBZs+1

 
                                                        +                                                                   +                

KBZ

TBZs+1

 
              

                        iqc       

Un avantaj al metodei este acela ca nu sunt necesare simplificari.

3.2.CALCULUL PARAMETRILOR UNUI REGULATOR PI

a)      Performante impuse:

-         sistemul lucreaza in regim de stabilizare, adica temperatura qc= qco=ct. functia principala fiind aceea de rejectie a perturbatiei externe Dpg si DqI, in acest caz efectul este absolut necesar si deci  estp*= 0

-         marginea de faza gk*=45 - 500, deci sistemul este relativ slab amortizat, dar acceptabil, deoarece procesul tehnologic nu este pretentios, marginea de castig mk*>5 dB;

b)      Calculul parametrilor regulatorului de tip PI :

presupune determinarea valorilor VR  si  ti .

Se reprezinta in diagrame logaritmice partea fixata originala data de :

                 

Caracteristica de modul a partii fixate.

Caracteristica de faza a partii fixate.

Din diagrama de modul si de faza se determina pulsatia 

w' =

pentru care

 =             o =                  [rad]

(Regulatorul PI introduce o faza de aproximativ –15o)

De asemenea se masoara:

                        |Hf(jw')|=

Cu aceasta parametrii regulatorului vor fi :

                       




                       

Deci

=

c)      Verificarea performantelor presupune testarea:

                                    gk>45o;

                                    mk >5 dB;

Pentru verificarea acestor performante se vor utiliza si caracteristicile de modul si faza a lui :

Caracteristica de modul a partii directe .

Caracteristica de faza a partii directe .

Determinarea marginii de faza:

            Determinarea marginii de castig:


3.3.CALCULUL REGULATORULUI PD

a)      Performante impuse:

-         sistemul lucreaza  mai ales in regim de urmarire si trebuie sa urmareasca un profil precis qo(t), ceea ce recomanda un regulator PD;

-         erorile stationare nenule deranjeaza  nesemnificativ;

-         fiind frecvente pornirile se recomanda o margine de faza  mare, pentru suprareglaj redus:

                                     gk*>50 - 60o

si simultan :

                                    mk* >5 dB.

b)      Calculul regulatorului de tip PD:

presupune determinarea parametrilor VR si td intrucat b =  0.1 ¸ 0.125

Din diagrama logaritmica  a partii fixate

se determina pulsatia 

w0 =

pentru care:

                         = -180 o = -            [rad]

precum si valoarea :

|Hf0(jwo)| =

Parametrii de acord vor fi :

                        VR =

td =

                         tN =

deci

HR(s) =

            c) Verificarea necesita reprezentarea in diagrame logaritmice a buclei deschise complete si testarea performantelor

Caracteristica de modul a partii directe .

Caracteristica de faza a partii directe .

Determinarea marginii de faza:

 

Determinarea marginii de castig:

 


3.4.CALCULUL PARAMETRILOR UNUI REGULATOR PID

Raportul   wo/w'=                    se incadreaza in intervalul impus.

           

            a) Performantele impuse se refera la:

            - eroarea stationara la pozitie estp = 0;

            - o buna amortizare       gk* >55 – 60 o

                                                mk* > 5dB.

c)      Calculul parametrilor regulatorului de forma:

foloseste reprezentarea structurii

 

in diagrame logaritmice, de unde se determina

pulsatia: w' =                            si w0 =

Metoda se poate aplica in cazul in care .

Cum   se pot scrie in continuare parametrii de acord ai regulatorului PID.

Se determina valorile |Hf(jw’)| =                        [dB] si |Hf(jw0)| =                     [dB]

in raport cu care se recomanda:

ti =1.2T0 =

td =0.5T0 =

T0 =

deci   HR(s) =

c) Verificarea performantelor impune trasarea in diagrame logaritmice a buclei complete si testarea conditiilor impuse.

Concluzii:


4.      CALCULUL REGULATOARELOR PRIN METODE DE CVASIOPTIM

Se vor folosi metodele 'simetriei' si 'modulului' aplicate buclei de reglare a turatiei din sistemul de reglare a debitului .

4.1. CONSIDERATII ASUPRA PARTII FIXATE

Se folosesc aceleasi consideratii ca la punctul (1.1), adaptand structura in care bucla directa  va fi:

Hd = HR Hf = HR(KAP/( tAPs+1))*(K1KM*/(TM1s+1)(TM*s+1)) =

4.1.CALCULUL REGULATOARELOR PRIN METODA “MODULULUI”

 Se foloseste forma optima  a buclei directe :

in care: TS = tAP =

a)      Calculul unui regulator PID apare daca partea fixata contine doua constante de timp mari, asa incat :

HR(s) =

Se deduc parametri regulatorului PID :

                        VR =

ti =

td =

TN =

b) Calculul unui regulator PI apare la o singura constanta de timp preponderenta:

Hf =

            HR(s) =

            Calculul parametrilor regulatorului  PI:

                        VR =

ti =

In cazul metodei modulului performantele la treapta unitara sunt:

s = 4.3%, tr=6.75 tAP, estp= 0,

dar aceste performante se refera la marimea uW(t), iar pe noi ne intereseaza performantele obtinute in raport cu marimea de iesire WTM(t), pentru care functia de transfer a sistemului inchis este:

     

iar din raspunsurile sistemului verificam performantele:

4.2.CALCULUL REGULATOARELOR PRIN METODA 'SIMETRIEI'

Forma optima a buclei directe este:

unde TS = tAP =

            Pentru a ne limita la un regulator tipizat, se adopta pentru partea fixata  structura Hf'(s) din relatia (4.5),astfel:

(4.11) HR(s)=

              VR=;      ti=;     td=.

              Performantele sistemului inchis la o treapta unitara , in cazul metodei simetriei sunt:  tr*=11.1TS=     [sec];   s=     %.

            Recalcularea performantelor in raport cu WTM(t) presupune calculul raspunsului indicial dupa relatia:

      

si compararea performantelor reale cu cele de mai sus.

 

 


5.      CALCULUL REGULATOARELOR IN CAZUL REGLARII IN CASCADA

Aceasta metoda se va aplica buclei de reglare a debitului materialului granular varianta A si sistemului de reglare a temperaturii acestui material.

           

5.1.CONSIDERATII ASUPRA PARTII FIXATE

La reglarea de debit se mai simplifica structura:

[(TTW×s+1)/KTW]×KTM/(KTM×s+1)@KTM*/(TTM*×s+1) =

In care :

            KTM* = KTM/KTW =

TTM*=TTM-TTW =

si respectiv daca  timpul mort tm se aproximeaza cu un element de ord I avem:

[K×e-stm/(T×s+1)]×Kg/(Tg×s+1)@[K/(T×s+1)×(tm×s+1)]×Kg/(Tg×s+1)@K*/(T*×s+1)

in care :

            K* = K.KG =

T* = T+tm+TG =

rezultand structura din figura

                                                  M1                                         Pm1

TGs+1

Kg

 

KTM*

TTM×s+1

 

KM*

TM×s+1

 

K

T*×s+1

 

K

TM1×s+1

 

Kap

tap×s+1

 
Ua                                              -                                                  +                    iq                    Qm   


            UW

            iQ


In continuare performantele se vor referi la marimile de iesire (uW) si (iQ) ale traductoarelor respective.

            In cazul sistemului de reglare a temperaturii se preia structura neglijand perturbatia  (Dpg)  si aducand bucla interna la forma reactiei negative unitare.

            In acest scop se fac urmatoarele simplificari :

Kce×Kv×Kc×e-s×tc×Kqc/(Tv×s+1)×(Tc×s+1)×(Tqc×s+1)@Kf× Kc×e-s×tc/(Tf×s+1)

in care :

            Kf = Kce×Kv×Kc Kqc =

            Tf =Tv+Tc+Tqc =

si respectiv:

            (Tc×s+1)×Kqt× e-s×tt/[Kqc×(TqT×s+1)]@Kqt*× e-s×tt/(TqT*×s+1)

in care :                        KqT*=KqT/Kqc=

                                    TqT*= TqT - Tqc =

Structura partii a buclei de reglare a temperaturii este ca in figura urmatoare:


            ie                                       iqc                                                 qm

Kqm

Tqm×s+1

 


                    iqc

                    iqm

5.2.CALCULUL REGULATOARELOR SISTEMULUI DE REGLARE A DEBITULUI

            Se incepe cu bucla interioara pentru care avem:

HRW=[(TM1×s+1)×(TM*×s+1)]/2tap×a×Kap×K1×KM* =



Structura completa  este prezentata  in fig. 5.3

Figura. 5.3  .

                                                                                                   MR                                                  Pm2

       iQc                     HRQ                  HRW     KAPK1                      -      KM*                    KTM*           +       K*                                                                                                    (tAPS+1)(TM1S+1)                   TM*S+1           TTM*S+1             T*S+1

                                                                            


Datorita plecarii metodei modulului rezulta ca :

     

Cum insa:

                         tAP<<TTM*   si   tAP<<T* ,atunci:

(5.10')

            HW0(s)@1/(2tap×s+1)=

Conform metodei de calcul se poate scrie ca:

(5.11)   HW0(s)×KTM*/(TTM*×s+1)=KTM*/(2tap×s+1)×(TTM*×s+1)@KTM*/(TTM*×s+1)=

                        =

in care :

                        TTM**=TTM*+2tAP=    ; iar TSQ=TTM**=;

analog celor din capitolul 4.2 rezulta ca pentru TSQ=TTM** avem ca:

(5.14)HRQ(s)=(T*/2TTM**×KTM*×K*)×[(T*×s+1)/T*×s)

                     =

fiind  vorba despre un regulator        .

            Identificarea parametrilor de acord pentru cele doua structuri de acord foloseste relatia:

(5.15)   HRW=VRW*(1+t1×s)×(1+t2×s)/s

rezultand:

                                    t1=TM1=

(5.17)                          t2=TM*=

                                    VRW =

 deci  HRW=

si respectiv :

                                    VRQ=

                                     tiQ=T*=

deci   HRQ=

In ceea ce priveste verificarea performantelor ,o importanta deosebita o are analiza raspunsului la perturbatia (Mr) aplicata buclei interioare si compararea efectului acestei perturbatii cu cazul reglarii monobucla cu un singur regulator.

Potrivit fig 5.3 cu iQ=0;  uW0=0

uW(s)=

La aceasta functie de transfer se traseaza raspunsul la treapta  0.1/s

            Daca nu s-ar folosi structura in cascada ,pentru partea fixata care apare in figura 5.3 se calculeaza un regulator  PI cu asigurarea unei margini de faza date gk*>450

           

VR=1/|Hf|=

tI=4/w*=

HR=

Notand :

Hf1=KAPK1/(tAPs+1)(TM1s+1)

Hf2=KM*/(TM*s+1)

Hf3=KTM*K*/(TTM*s+1)(T*s+1)

avem: UW1(s)=Hf2(s)/1+HR(s)Hf1(s)Hf2(s)Hf3(s) se calculeaza si rezulta :

la aceasta functie se traseaza raspunsul la treapta 0.1/s facandu-se comparatie cu raspunsul obtinut pentru functia UW la aceeasi intrare.

5.3.CALCULUL REGULATORULUI SISTEMULUI DE REGLARE A TEMPERATURII     

Structura partii fixate are forma simplificata  din figura:

Kf×e-s×Tc

Tf×s+1

 

HRC

 

HRm

 

Kqt`× e-s×tt

Tqt`×s+1

 
  iqm0                                         iqc0                                      iE                    iqc                                         qm


            Presupunem ca bucla interioara are un regulator PID. Parametrii de acord pentru bucla interioara rezulta direct folosind relatiile lui Zigler-Nichols:

                        VRC=0.9 tc /Tf  Kf =

                         tic=3.3tc=

Pentru a simplifica la maxim calculele se propune urmatorul mers de calcul:

HRCKfe-2stc/(Tfs+1) @(VRCKf-3.3tcs)(1+2.3tcs)(1+Tfs)(tcs+1).

Hoc(s)= VRCKf(1+2.3tcs)/ 3.3tcs(1+Tfs)(tcs+1)+ VRCKf(1+2.3tcs)=

         =

se determina polii sistemului p1=               ;  p2=                       ; p3=

Avand in vedere ca polinomul de la numitor nu admite poli reali de unde rezulta ca nu mai putem continua cu calcularea parametrilor regulatorului.

           

 

 

 


6.      CALCULUL UNUI REGULATOR CU PREDICTIE

            Datorita  timpului mort preponderent pe care il prezinta  bucla de reglare a debitului, obtinerea unor performante bune necesita  un regulator cu predictie pe baza  de model .

6.1.CONSIDERATII ASUPRA PARTII FIXATE

Bucla interioara de reglare a turatiei este calculata dupa metoda modulului asa incat :

HW0(s) =

Structura buclei de reglare a debitului materialului granular in care Hrp este regulatorul cu predictie este:

KTM*×K*× e-s×tm                         

(2tap×s+1)(TTM*×s+1)(T*×s+1)

 

HRP

 
    lq0                                                                                                                                                      iq

           


iar partea fixata

Hf= KTM*×K*× e-s×tm/(2tap×s+1)(TTM*×s+1)(T1*×s+1)=Hf`(s)× e-s×tm =

In care : T1*=T+TG=

6.2.CALCULUL REGULATORULUI CU PREDICTIE

            Setul de performante impuse este:

            - eroarea stationara  la pozitie               estp=0;

            - suprareglajul                                       s* = 0;

            - timpul de raspuns                               tr <tr*   sec ;

Structura pe baza careia se va face calculul este cea din figura, urmand a determina expresia  B(s) .

B(s)

 

e-stm

 


                iq0                                                                                                            iqm


Structura va satisface setul de performante si in plus pentru HR2(s) =1, avem:

HR1(s)=B(s)×1/Hf`(s) =

Se incearca satisfacerea acestor deziderate daca:

B(s)=1/TB×s×(Tmin×s+1)

in care:

Tmin=min[(2tAP+TTM*);(T1*)] =

iar TB va trebui determinat .

Suprareglajul s=0 presupune poli reali in B(0).

Fie deci:          

Bo(s)=1/(Tr×s+1)2

din care rezulta ca:

Bo(s)=1/(TB×Tmin×s2+TB×s+1)

Prin identificare rezulta:

            Tr =

            TB =

asa incat :

B(s) =

si deci obtinem:

HR1 = ×(T1*×s+1)/T1*×s =

deci va fi necesar un regulator de tip PI avand parametrii :

                        VR =

                        ti=T1*=

deci  HR =

Cum H(s) = HR1(s).Hf'(s) deci pentru HR2=1 rezulta un H(s)=B(s), iar structura este cea din figura


IQ0              S      HR1                                                                                         Hf(s)           iQ

                                               

                                               

                                         S    e-stm                 H(s)

                                   


            Se deduce  ca:

Ho(s) = e-stm/(2Tmin×s+1)2 =

Verificarile care se impun:

            Ho(s) obtinut nu are suprareglaj deoarece contine un pol real dublu, deci avem un regim tranzitoriu aperiodic. In cazul celor doi poli confundati avem:

tr’=6Tmin=

Daca se tine cont de timpul mort atunci regimul tranzitoriu al raspunsului indicial este:               tr =6Tmin+tm=

6.3.Analiza rezultatelor         

Se vor compara raspunsurile indiciale obtinute in cazul aceleiasi parti fixate

Hf =

folosind un regulator PI simplu, calculat pe seama impunerii unei margini de faza g.>600

HR =

La aceeasi treapta iq0(s)=1/s se vor calcula iQ(t) pentru cazul regulatorului calculat cu metoda predictiei si igQ(t), corespunzator structurii H0(s). Simularea se va face in discret datorita includerii timpului mort.








Politica de confidentialitate

DISTRIBUIE DOCUMENTUL

Comentarii


Vizualizari: 788
Importanta: rank

Comenteaza documentul:

Te rugam sa te autentifici sau sa iti faci cont pentru a putea comenta

Creaza cont nou

Termeni si conditii de utilizare | Contact
© SCRIGROUP 2019 . All rights reserved

Distribuie URL

Adauga cod HTML in site