Характеристика технологических процессов сельскохозяйственного производства. Классификация систем автоматического регулирования

1. Автоматизация технологических процессов

Модуль 2. Лекция 1. Характеристика
технологических процессов
сельскохозяйственного производства.
Классификация систем автоматического
регулирования

2. План

1.
2.
3.
Информационные параметры САУ
Технологические установки как объекты
автоматизации
Идентификация объектов автоматизации
18.12.2019
АТП Кафедра АСУП БГАТУ
2

3. Информационные параметры САУ

X
Датчики
входов
Контролируемый
параметр
Датчики
состояния
Управляеобъекта
мые входы
H
Объект
Uo
Исполнительные
механизмы
Оператор
H
U
Cx
Устройство
управления
Y
Ck
H
Командные
аппараты
Cy
Z
18.12.2019
АТП Кафедра АСУП БГАТУ
3

4. Технологические установки как ОА

Могут быть:

5.

Хн
u
F xнi xпi
Х
ОУ
U F
Хп
или
Δ= U F 0
ОУ характеризуются 3-мя
обобщенными координатами
18.12.2019
АТП Кафедра АСУП БГАТУ
5

6. Статическая характеристика – это зависимость между выходной координатой Х и результирующим значением входной координаты (U+F)

при
установившихся режимах
Динамическая
2
характеристика
Х
отражает реакцию1 объекта по
выходной координате х=f(y) на
изменение
входного
воздействия
y,
то3 есть
представляет собой функцию
х=f(t) при
Y
y x0 10 (t )
18.12.2019
АТП Кафедра АСУП БГАТУ
6

7. Получение математического описания объекта управления, в определенном смысле математической модели, по реализации его входных и

выходных
сигналов, называют его
идентификацией
u
18.12.2019
x
АТП Кафедра АСУП БГАТУ
W(P)=…
7

8.

Пример получения матописания теоретическим способом
Для жидкости в
сосуде:
Q р
dh
S
Q
dt
а
b
h
Q р
Для нагревания тел:
d
mc
Q
dt
Для поступательного
движения:
dv
m F
dt
Qв
18.12.2019
dy
L
x(1)
dt
АТП Кафедра АСУП БГАТУ
8

9.

1
dy x dt (2)
L
1
y xdt(3)
L
1
L
- мера чувствительности объекта
18.12.2019
АТП Кафедра АСУП БГАТУ
9

10.

dy 1
x 0(4)
dt L
При установившемся режиме объекта, когда y=yo=const
суммарный поток = суммарному оттоку вещества
хп(o)=xp(o)=xo или
xп ( 0) х р ( 0) 0(5)
Допустим, что дополнительное воздействие на объект
внесено на стороне притока, то есть:
хп хп ( 0) хп (6)
18.12.2019
АТП Кафедра АСУП БГАТУ
10

11.

dxп
хп хп ( 0 ) (
) 0 y xп (7)
dy
dx р
х р х р (0) (
) 0 y
dy
dx p
dxп
dy
L xп (0) (
)0 y xп х р ( 0) (
)0 y(8)
dt
dy
dy
dx p
dxп
dy
L [(
)0 (
)0 ] y xп (9)
dt
dy
dy
18.12.2019
АТП Кафедра АСУП БГАТУ
11

12.

y
, y y 0
y0
х п
, х х0 х п ( 0 ) х р ( 0 )
х0
dx p
dxп
d
Ly0
[(
)0 (
) 0 ] y0 x0 (10)
dt
dy
dy
или
dx p
y0 d y0 dxп
L
[(
)0 (
) 0 ] (11)
x0 dt x0 dy
dy
18.12.2019
АТП Кафедра АСУП БГАТУ
12

13.

y0
L
x0
- время, необходимое для заполнения
емкости при полной нагрузке, называется
временем астатического разгона объекта Tа
x0
1
Ta y0 L
- скорость разгона при полной
нагрузке
dx p
y0 dxп
[(
)0 (
)0 ]
x0 dy
dy
d
Ta
(12)
dt
или
Ta d
1
/ / dt
/ /
18.12.2019
- коэффициент статизма
или самовыравнивания
объекта
Ta
L
T
dx p
dxп
/ /
(
)0 (
)0
dy
dy
АТП Кафедра АСУП БГАТУ
13

14.

1
/ /
k
1
y0
dx0
dхп
[(
) (
)0 ]
x0 dy 0
dy
- коэффициент передачи
d
T
k , (13)
dt
k
W ( P)
TP 1
Решение :
0
(1 e
18.12.2019
Ta
t
), (14)
АТП Кафедра АСУП БГАТУ
14

15.

Статические объекты
То обстоятельство, что при >0 выходная величина неизбежно
приходит к новому установившемуся значению, позволяет
называть такие объекты статическими
0.95
0, 0
0.63
t
Ta
t 3
Ta
t
0, 0
18.12.2019
АТП Кафедра АСУП БГАТУ
15

16.

Астатические объекты
dx p
y0 dxп
[(
)0 (
)0 ]
x0 dy
dy
При отсутствии самовыравнивания ( =0) объект называется
нейтральным или астатическим
1 Tа dk a ,
0, 0
0, 0 W
Ta P dtP
1 или
h(t )
t kat
k
W ( P) оу
d
Ta
TP 1
ka
1
dt
dt k a dt
Ta1 - коэффициент
t
ka
0, 0
0, 0
18.12.2019
АТП Кафедра АСУП БГАТУ
Ta
передачи или
усиления
астатического
объекта
16

17.

Безинерционные объекты
При Та 0 объект приближается к безинерционному, а
дифференциальное уравнение динамики вырождается в
алгебраическое
,
или
k
W ( P) k
18.12.2019
1
АТП Кафедра АСУП БГАТУ
17

18.

Многоемкостные объекты
пI рп
или
y I ( 0 ) dxпI
yп ( 0 ) dx рп
(
)0
(
)0
xI ( 0 ) dy I
xп ( 0 ) dyп
k
W ( P) 2 2
T01P T02 P 1
18.12.2019
АТП Кафедра АСУП БГАТУ
18

19.

Транспортное
запаздывание в объектах
1
W ( P ) e P
2
h(t ) 10 (t )
k e p
W ( p) 2 2
T01P T02 P 1
3
t
18.12.2019
АТП Кафедра АСУП БГАТУ
19

20.

Экспериментальное получение матописания
х
х
х(t ) 10 (t )
x(t)
х
(t ) x(t )
0
y(t)
t
t
y
y
t
y
y(t)
y(t)
Кривая разгона
t
t
18.12.2019
АТП Кафедра АСУП БГАТУ
t
20

21.

Экспериментальное получение матописания
1. Находится экспериментальная переходная функция ОУ
2. По ее виду определяется наиболее близко соответствующая
ей передаточная функция
3. В результате графоаналитической обработки переходной
функции определяются численные значения параметров
передаточной функции
4. По полученной передаточной функции рассчитывается
теоретическая переходная функция. Если она достаточно
близко апроксимирует экспериментальную кривую
найденная передаточная функция принимается в качестве
матмодели ОУ. В противном случае необходимо подбирать
передаточную функцию, дающую лучшие совпадения
расчетной и экспериментальной переходной функции
18.12.2019
АТП Кафедра АСУП БГАТУ
21

22.

Типовые переходные функции
1. y
Yуст
y (t ) kt
t
T
y (t ) k (1 e )3. y
T
k
W ( P)
TP 1
Yуст
k
X
t
t
y (t ) k (1 e
2. y
Yуст
T
W ( P)
yп
k
tп
t
t
T
t
k
18.12.2019
p
k e
TP 1
или _ W ( P )
k
(T1 P 1)(T2 P 1)
Yуст
X
tg Yп
X X
t
)
T1 4. T1
T2
или _ y (t ) k (1
ey
e T2 )
T1 T2
T1 T2
W ( P)
k
P
АТП Кафедра АСУП БГАТУ
y (t ) k (t )
k e p
W ( P)
P
k tg
t X
22