Школа Инженерная школа энергетики

НОЦ И.Н. Бутакова Направление 13.03.01 Теплоэнергетика и теплотехника

Отчет по лабораторной работе

по дисциплине «Управление техническими системами»

«Моделирование системы автоматического регулирования уровня в промышленном резервуаре»

Выполнил студент

гр. 5Б05 Цыбиков А.А. ^{(дата, подпись)}

Проверил:

к.т.н., доцент ИШЭ Атрошенко Ю.К. ^{(дата, подпись)}

Томск 2022

Цель работы

Разработать математическую модель одноконтурной системы регулирования уровня в резервуаре на основе регулятора непрерывного действия.

Таблица 1 – Вариант задания

№ вар.					Требования к качеству	Параметры регулятора
2	2.6	80	1.2	1 3 5 2 0 4 2	ε=0; tр≤50 c. σ≤50%; ψ≥0.8	kп=5; kи=2

Порядок выполнения работы

В технологическом аппарате (рис. 1) требуется поддерживать постоянным уровень h_з рабочей среды в соответствии с заданными требованиями к автоматической системе регулирования.

Рисунок 1 – Схема технологического аппарата

Объем воды в резервуаре Q  h  S . Тогда изменение объема будет

Структурная схема реализации этого соотношения в программе МВТУ показана на рисунке 2.

Рисунок 2 – Структурная схема модели технологического аппарата

В блоке +q в соответствии с индивидуальным вариантом задается подача (приток) среды. В блоке –q с помощью кусочно-постоянной функции задается расход среды. Его величина изменяется в различные промежутки времени. Коэффициент усиления интегратора, описывающего работу резервуара, определяется площадью резервуара: .

Моделирование АСР

Формируется блок задания уровня h_з. Затем устанавливается устройство, сравнивающее текущий уровень h с его заданным значением h_з, для этого вводится отрицательная обратная связь (рис. 3).

Рисунок 3 – Структурная схема моделируемой системы

Выходной сигнал элемента сравнения (ошибка регулирования ε=h–h_з) подается на вход регулятора (пропорционально-интегральный закон).

С помощью элемента «Макроблок» задаются структура и параметры ПИ-регулятора.

В соответствии с индивидуальным вариантом задаём первое приближение параметров ПИ-регулятора:

Рисунок 4 – График переходной характеристики

Определяем прямые оценки качества:

1. Динамическая ошибка:

2. Перерегулирование:

3. Статическая ошибка: где – величина сигнала задания.

4. Степень затухания:

5. Время регулирования:

Откорректируем параметры ПИ-регулятора для обеспечения соблюдения требований к системе. k_п=80, k_и=20.

Рисунок 5 – График переходной характеристики

Определяем прямые оценки качества:

1. Динамическая ошибка:

2. Перерегулирование:

3. Статическая ошибка: где – величина сигнала задания.

4. Степень затухания:

5. Время регулирования:

Вывод

В данной работе была разработана математическая модель одноконтурной системы регулирования уровня в резервуаре на основе регулятора непрерывного действия. Проведена корректировка параметров ПИ-регулятора для обеспечения соблюдения требований к системе.

В основном стабильность переходного процесса зависела от показателя k_п в ПИ-регуляторе.