Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования




Скачати 102.28 Kb.
НазваРоссийской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
Дата конвертації06.09.2013
Розмір102.28 Kb.
ТипЗадача
mir.zavantag.com > Информатика > Задача
Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НЕФТЕГАЗОВЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

ИНСТИТУТ КИБЕРНЕТИКИ ИНФОРМАТИКИ И СВЯЗИ

Кафедра кибернетических систем

Направление 220200 Автоматизация и управление, специальность 220201 Управление и информатика в технических системах
КУРСОВАЯ РАБОТА

ПО ДИСЦИПЛИНЕ "МОДЕЛИРОВАНИЕ СИСТЕМ"

«ИССЛЕДОВАНИЕ МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ ЗАДАЧ ТЕОРИИ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ»
Выполнил

Ахмадянова К.В.

УИТС-10

___________

Проверил:

Ковалёв П. И.

___________


Тюмень 2013

^ ЦЕЛЬ КУРСОВОЙ РАБОТЫ

Целью курсовой работы по дисциплине «Моделирование систем» является осуществление сбора, обработки и систематизации научно-технической информации, применение для этого современных информационных технологий; изучая специальную литературу, проанализировать достижения отечественной и зарубежной науки и техники в области профессиональной деятельности.

ЗАДАНИЕ

Задание курсовой работы по дисциплине «Моделирование систем»: проанализировать технические системы задач теории автоматического управления, построить и исследовать математические модели этих систем.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение

Часть 1

Задача 1



Часть



Заключение

Перечень использованных источников

ВВЕДЕНИЕ

Данная курсовая работа состоит из двух частей. Первая часть представляет исследования математических моделей задач теории автоматического управления, размещённых на сайте Научно-исследовательского института мониторинга качества образования (http://www.i-exam.ru) .

Во второй части курсовой работы анализируется система автоматического регулирования, описанная в методических указаниях к курсовому проекту по дисциплине "Теория автоматического управления"

ЧАСТЬ 1

ЗАДАЧА 1.

Задание: Функциональная схема системы автоматического управления, характеризует…

Варианты ответов:

1)конструктивные особенности отдельных частей системы и их соединения;

2)математические описания элементов и связей между ними с учетом их физической природы;

3)функции элементов и информационные связи между ними вне зависимости от их корректной реализации;

4)математическое описание взаимодействия отдельных частей системы.

Анализ задания:

Для решения данного задания необходимы знания понятия и графическое изображение функциональной схемы.

Функциональная схема системы автоматического управлениясостоит из функциональных элементов, которые показывают их функциональное назначение при автоматическом управлении технологическим процессом и связь между ними. 

Графическое изображение функциональной схемы системы автоматического регулирования в общем виде:



Опираясь на анализ задания, можно выбрать ответ – 2.
ЗАДАЧА 2.

Представленная на рисунке система является...



1)импульсной

2) дискретной

3) нелинейной

4) линейной

Для решения данного задания необходимо знать определения и выражения передаточных функций линейных, нелинейных, импульсных, дискретных систем управления.

Системы управления называютлинейными, если выполняются принцип суперпозиции. Если этот принцип несправедлив, то систему называютнелинейной.

Сущность принципа суперпозиции заключается в том, что линейной комбинации произвольных входных сигналов  соответствует линейная комбинация соответствующих выходных сигналов: . 

Принцип суперпозиции всегда выполняется, если выполняются следующие два условия:

1) при суммировании любых двух входных сигналов соответствующие выходные сигналы суммируются;

2) при любом увеличении (уменьшении) входного сигнала без изменения его формы выходной сигнал увеличивается (уменьшается) во столько же раз, также, не изменяя своей формы.

Дискретные системы - это системы, в которых замыкание контура ОС происходитдискретно во времени. Кроме того, амплитуда входного сигнала может быть квантована по времени. Среди дискретных систем наибольшее применение получили импульсные системы регулирования иуправления. Это такие системы, в которых происходит квантование ОС только по времени. Т.е. связи замыкаются с определенной наперёдзаданной частотой.



такой вид передаточной функции имеет колебательный тип звена. Таким образом, можно дать ответ данному заданию – 1 и 4.

ЗАДАЧА 3.

Задание: объект управления считают устойчивым, нейтральным, или неустойчивым в зависимости от …

  1. поведения при возникновении возмущений

  2. величины его реакции на входной сигнал

  3. поведение при отсутствии возмущений

  4. поведение после действия возмущения

Для решения данного задания необходимо знать понятия устойчивости, нейтральности, неустойчивости объектов управления.

Объект управления может быть устойчивым, неустойчивым и нейтральным. Объект устойчив, если после кратковременного внешнего воздействия его состояние с течением времени возвращается к исходному. Устойчивые объекты также называют объектами с самовыравниванием. Состояние неустойчивого объекта, после окончания внешнего воздействия продолжает изменяться, удаляясь от первоначального состояния. Нейтральные объекты, после окончания внешнего воздействия, стабилизируются в некотором состоянии равновесия, отличном от исходного. Таким образом, правильный ответ - 4.

ЗАДАНИЕ 4.

Система отопления должна поддерживать в помещении температуру. Количество подводимого тепла устанавливается в зависимости от температуры воздуха на улице. В данном случае используется принцип управления…

1) по замкнутому циклу

2) по отклонению

3) по возмущению

4) по состоянию

Для решения данного задания необходимо знать принципы управления по замкнутому циклу, по отклонению, по возмущению, по состоянию.

Принцип замкнутого цикла (принцип обратной связи или по отклонению) заключается в том, что закон управления формируется на основе отклонения управляемой величины от задающего воздействия. Такое управление называется управлением по отклонению, при котором управляемая величина оказывает влияние на управляющее воздействие. Система, реализующая этот принцип, называется замкнутой или системой управления с обратной связью.

Функциональная схема замкнутой системы изображена на рис.



Элементы системы:ОУ – объект управления;ЗУ – задающее устройство;ИПУ - измерительно-преобразовательное устройство;СУ - сравнивающее устройство;R – регулятор.

Координаты (переменные) системы:g(t) – задающее воздействие;y(t) – управляемая (регулируемая) величина;f(t) – возмущающее воздействие;x(t) - рассогласование (ошибка);u(t) – управляющее воздействие.

Принцип управления по отклонению. Этот принцип является одним из наиболее ранних и широко распространенных принципов управления. В соответствии с этим принципом система управления наблюдает за объектом, на который воздействуют возмущающие факторы. В результате, в поведении объекта возникают отклонения. Система управления отслеживает наблюдаемые параметры (переменные) и на основе наблюдений создает алгоритм управления. Особенность этого принципа заключается в том, что система управления начинает действовать на объект только после того, как факт отклонения уже свершился. Это и есть "обратная связь". Схема изображена на рис.



Элементы системы:ОУ – объект управления; У- управление.

Координаты (переменные) системы:x(t) – задающее воздействие;y(t) – управляемая (регулируемая) величина;f(t) – возмущающее воздействие.

Принцип управления по возмущению - принцип компенсации. Отклонение регулируемой величины зависит не только от возмущающего воздействия, но и от управления. Принцип управления по возмущению основывается на том, что система управления наблюдает за возмущающими факторами и, учитывая их, строит алгоритм управления так, чтобы действие этих факторов на систему компенсировалось. Функциональная схема управления по возмущению показана на рис.



Элементы системы:ОУ – объект управления; У- управление.

Координаты (переменные) системы:x(t) – задающее воздействие;y(t) – управляемая (регулируемая) величина;f(t) – возмущающее воздействие.

Система управления по состоянию. По своим свойствам системы с управлением по состоянию близки к системам с управлением по отклонению, но за счет использования большей информации обладают более широкими возможностями. Схема изображена на рис.



где  – переменные состояния объекта управления.

Элементы системы:ОУ – объект управления; УУ- управляющее устройство.

Координаты (переменные) системы:x – задающее воздействие; y – управляемая (регулируемая) величина; f– возмущающее воздействие,u - рассогласование (ошибка).

По анализу мы можем дать ответ – 4.

ЧАСТЬ 2

ТЕМА 4. Система автоматического регулирования давления пара в котле.
group 2

Рис. 4.1.
Описание системы

Объект регулирования (ОР): паровой котел. Регулируемая величина y: давление пара [Па], измеряемое датчиком с преобразованием в токовый унифицированный сигнал PI (рис. 4.1, поз. а). Регулирующее воздействие (РВ) u: расход топлива с помощью регулирующего вентиля, площадь проходного отверстия которого 2] изменяется электрогидравлическим серводвигателем с линейным выходом EHSL.  Необходимо рассчитать регулятор для автоматического управления серводвигателем и предусмотреть автоматическую регистрацию давления (PIC на рис. 4.1, поз. а)

Функциональная схема такой  системы регулирования с регистрацией (поз. б) включает датчик давления 2, выходной сигнал которого в виде  постоянного тока поступает на входы регистрирующего  прибора 5 и помехозащищенного дифференциатора 6.  Далее сигнал с выхода диффе- ренциатора 6 поступает на  вход регулятора 7 с типовым алгоритмом регулирования (П- или ПИ- ). Регулирующее  воздействие (РВ) отрабатывается серводвигателем 8 и регулирующим вентилем (РВ) 9. Питание всех устройств системы осуществляется от источника 4 и трансформатора 3 (показано пунктиром).

^ Анализ технической системы

Наименование системы: Система автоматического регулирования давления пара в котле.

Область применения: промышленность, отопительные системы.

Назначение системы

Структура системы: Информация о давлении подается на датчик давления с последующим преобразованием в унифицированный токовый сигнал I, который поступает на вход корректирующего фильтра и далее на вход регулятора с типовым алгоритмом регулирования (ПИ). Регулятор формирует сигнал управления u и через серводвигатель и вентель воздействует на расход топлива. Датчик с преобразователем, серводвигатель , фильтр и регулятор питаются от источника , а сам источник и регулятор питаются от трансформатора
Ход работы:

1)При помощи описания системы составим функциональную схему:


По цели управления-система стабилизации.

Регулируемая величина- y, давление пара.

Управляющее воздействие- u, расход топлива.

Сигнал уставки- g.
2)Статическая модель системы:

Энергия q, необходимая для нагрева единицы массы воды с температуры  до  находится по формуле:



где -удельная теплоемкость воды. Во второй части формулы (1) принимается, что удельная теплоемкость при нагревании в указанном диапазоне температур меняется незначительно.
Обозначим за  входной поток воды в аппарат; за  расзод пара из аппарата; m-масса пара в аппарате. Тогда затраты энергии в единицу времени:


где -энергия, необходимая для нагревания  киллограммов воды

где за  обозначена температура парооборазования, за -начальная температура воды. За  обозначена энергия, которая тратиться на перегрев пара (т.е на нагревание от температуры парообразования до температуры T)

Состояние пара в аппарате описывается уравнением идеального газа(Менделеева-Клапейрона)


где P-давление пара в аппарате; V- свободный (от воды) объем аппарата; m- масса пара в аппарате; М-молярная масса пара; R-универсальная газовая постоянная; T- температура пара.
В статике постоянны масса m пара в аппарате, его давление P и температура T , а также постоянны входной М1 и выходной M2 потоки. Тогда расход энергии энергии в единицу времени равен


При этом, температура Т и давление Р пара связаны уравнеиием (5).
Предполагая, что количество энергии, про изводимой печью котла прямо пропорционально расходу топлива, и обозначая за Q максимально возможный поток энергии, производимый печью, можем записать




где за 1 обозначен процент расхода топлива (степень открытия вентиля топливного трубопровода).
Таким образом, в статическом режиме система уравнений (5) - (7) связывает между собой (через температуру Т) две переменные - давление пара в аппарате Р (уравнение (5)) и расход топлива u в процентах).
Подставим (7) и (6) в (5) и выразим давление:


Схожі:

Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования iconМинистерство образования и науки российской федерации федеральное...
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования iconРоссийской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное...
Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «байкальский государственный...
Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования iconЗакон Российской Федерации от 10 июля 1992 г. №3266-1 «Об образовании»
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования iconМинистерство образования и науки Российской Федерации Федеральное...
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования
Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования iconМинистерство образования и науки Российской Федерации федеральное...
А. В. Рагулиной и на основании материалов личных дел студентов 2 курса очной формы обучения
Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования iconМинистерство образования и науки Российской Федерации федеральное...
О зачете работы в приемной комиссии в 2012 году как прохождение ознакомительной практики
Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования iconРоссийской Федерации Федеральное Государственное Бюджетное учреждение...
Федеральное Государственное Бюджетное учреждение высшего профессионального образования
Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования iconРоссийская академия народного хозяйства и государственной службы...
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования iconМинистерство образования и науки российской федерации федеральное...
...
Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования iconРоссийской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное...
Направление 220200 Автоматизация и управление, специальность 220201 Управление и информатика в технических системах
Додайте кнопку на своєму сайті:
Школьные материалы


База даних захищена авторським правом © 2013
звернутися до адміністрації
mir.zavantag.com
Головна сторінка