Курсовая работа: Анализ систем автоматического регулирования температуры поливной воды в теплице
Рисунок 1.2 Функциональная схема системы.
Система работает следующим образом:
В установившемся режиме при равенстве температуры Θ в водонагревателе заданной Θз выходное напряжение дифференциального усилителя U м равно 0. При отклонении температуры в водонагревателе от заданной, например, вследствие изменения расхода воды Q , сопротивление датчика RΘ изменяется, и через измерительный блок меняет напряжение на входе в дифференциальный усилитель. Напряжение Uy , являющееся сигналом возникшей ошибки системы, усиливается усилителем и подается на электродвигатель. Двигатель через редуктор открывает заслонку в нужную сторону, тем самым изменяя расход воды проходящей через водонагреватель. Если температура воды ниже заданной, то угол поворота заслонки увеличивается, если температура выше заданной, то угол поворота заслонки уменьшается. Одновременно выходной вал редуктора перемещает подвижный контакт потенциометрического датчика местной обратной связи, выходное напряжение U ос которого подается на дифференциальный усилитель. Усилитель усиливает разность напряжений U д , U з и U ос . За счет местной обратной связи обеспечивается пропорциональная зависимость между напряжением U д и углом поворота вала редуктора. Поэтому изменение расхода воды пропорционально величине отклонения температуры воды от заданного значения.
При непрерывном изменении температуры поливной воды процесс регулирования идет непрерывно. Если температура установиться, то при правильно подобранных параметрах регулятора процесс регулирования через некоторое время закончиться и вся система придет в новое установившиеся состояние.
В результате рассмотрения устройства и работы системы можно сделать следующие выводы:
В системе реализован принцип управления по отклонению (ошибке).
Система является стабилизирующей.
2. СОСТАВЛЕНИЕ СТРУКТУРНОЙ СХЕМЫ СИСТЕМЫ
Структурной схемой называется наглядное графическое изображение математической модели (математического описания) системы.
На структурной схеме каждое звено изображается прямоугольником, внутри которого записывается математическое описание звена. Связи между звеньями структурной схемы изображаются линиями со стрелками, соответствующие направлению прохождения сигналов. Над линиями ставятся обозначения сигналов. Составим структурную схему САР температуры поливной воды в теплице. Для этого получим передаточные функции всех элементов системы:
1.Уравнение скоростного водонагревателя, как объекта управления:
где Θ – температура поливной воды, о С;
Q в – расход воды проходящей через, водонагреватель, м3 /ч;
Θх – температура холодной воды, о С;
Изображение Лапласа этого уравнения:
Согласно принципу суперпозиции изменение выходной величины такого звена равно сумме изменений выходных величин по каждому воздействию.
Передаточная функция по управляющему воздействию.
,
Передаточная функция по возмущающему воздействию:
,
Аналогичным образом получим передаточные функции остальных элементов системы:
2. Датчик (термометр сопротивления c измерительным блоком):
,
где Θ – измеряемая температура, о С;
Uд – напряжение на выходе измерительного блока, Ом;
,
3. Задатчик: