Материал: Автоматизация процесса измельчения зерна

(y0 - Δy) () ≤ yA0, (6)

;

;

;

Так как в системе имеются звенья, охваченные обратной связью, то их заменяют одним эквивалентным звеном. Так для усилителя, входящего в состав САР (рис.1), передаточная функция будет иметь вид:

, (8)

Передаточная функция САР с обратной связью определяет взаимосвязь между регулируемой величиной у(t) и задающим воздействием у 0. В операторной форме эта взаимосвязь описывается передаточной функцией К(р):

 (9)

где Кп(р) -передаточная функция прямой передачи системы;

Кр(р) -передаточная функция разомкнутой системы;

Кос(р)-передаточная функция цепи обратной связи.

Согласно схемы САР (Рис. 1):

 (10)

Передаточная функция разомкнутой системы:

Кр(р) =Кос(р)Кп(р) (11)

3.2 Анализ устойчивости системы

Под устойчивостью системы понимают ее способность восстанавливать состояние равновесия после прекращения внешнего воздействия.

Для определения устойчивости САР существуют специальные признаки, называемые критериями устойчивости.[1]

.2.1 Частотный критерий (критерий Найквиста)

Этот критерий позволяет определить устойчивость замкнутой САР, используя амплитудно-фазовую характеристику (АФХ) разомкнутой САР.

Сначала, путем формальной замены в выражении (11) оператора р на jω, получаем выражение для АФХ разомкнутой САР в виде:

Затем выражение (15) представляют в алгебраической форме, как:

На комплексной плоскости, изменяя частоты ω от 0 до ∞, строим годограф. Согласно критерию Найквиста замкнутая САР будет устойчива, если годограф АФХ разомкнутой системы на комплексной плоскости не охватывает точку с координатами (-1,j0).

3.2.2 Алгебраический критерий (критерий Гурвица)

Данный критерий основан на анализе коэффициентов характеристического уравнения замкнутой САР

 (14)

Согласно критерию Гурвица САР будет устойчива, если все коэффициенты характеристического уравнения n-го порядка положительны и все определители Гурвица до (n-1)-го порядка больше нуля.

, ,

Так как при а 0 > 0,  то САР устойчива.

Таблица 2-Значения вещественной и мнимой части АФХ

.2.3 Определение запаса устойчивости системы

Наибольшее распространение для определения запаса устойчивости получил способ, основанный на использовании критерия Найквиста.

Определяются две величины - запас устойчивости по амплитуде и запас устойчивости по фазе. Запас устойчивости по амплитуде определяется как величина ∆К, на которую может возрасти модуль АЧХ разомкнутой системы, чтобы система оказалась на границе устойчивости: ∆К=0 -(-1)=1

Запас устойчивости по фазе равен величине ∆, на которую должно измениться запаздывание по фазе, чтобы система оказалась на границе устойчивости.

Дуга радиусом R=1 проведенная из центра координат из точки (0;j0) не пересекает годограф.

Система не устойчива по критерию Найквиста.

.3 Качество управления системы

Оценка качества САУ производится по показателям качества, к которым относятся:

статическая ошибка;

величина перерегулирования;

время переходного процесса.

 (15)

Таблица 3 - Значения переходной характеристики

3.3.1 Определение статической ошибки

Статическая ошибка может быть абсолютная и относительная. Абсолютная статическая ошибка  определяется как разность между установившемся значением регулируемого параметра ууст и его заданным значением у 0.

 (16)

Относительная статическая ошибка  равна отношению абсолютной статической ошибки к заданному значению параметра у 0.

, (17)

.3.2 Величина перерегулирования

Этот показатель определяют как максимальную относительную динамическую ошибку из соотношения

δД max. (18)

.3.3 Время переходного процесса

Данный показатель характеризует быстродействие САР, под которым понимают промежуток времени t пр от начала приложения внешнего воздействия до установления значения выходной величины у(t) в пределах, где ∆ - допустимая динамическая ошибка [2].

tпр=3,8 сек. (Определили графически).

4. Безопасность жизнедеятельности

Условия эксплуатации электрического оборудования с точки зрения безопасности труда коренным образом отличаются от условий эксплуатации другого оборудования. Электрический ток не имеет внешних признаков, и органы чувств человека не обнаруживают грозящей ему опасности. При эксплуатации, ремонте электрического оборудования очень важно соблюдать как технические, так и организационные требования безопасности.

К наиболее распространенным техническим способам и средствам защиты от поражения электрическим током относятся:

изоляция токоведущих частей. Для обеспечения нормальной работы электроустановок и защиты от поражения электрическим током применяется рабочая изоляция - электрическая изоляция токоведущих частей. Может предусматриваться также дополнительная изоляция для защиты в случае повреждения рабочей изоляции. Изоляция, состоящая из рабочей и дополнительной, называется двойной изоляцией.

оградительные устройства (ограждения). С целью исключения возможности прикосновения к токоведущим частям или приближения к ним на опасное расстояние применяются ограждения. Защитные ограждения должны обладать соответствующими электрическими и механическими свойствами. Они могут иметь различное конструктивное исполнение (сплошные, сетчатые). Ограждения должны сниматься или открываться специальным инструментом или ключом.

электрическое разделение сетей. Разветвленные сети большой протяженности имеют значительные емкости и небольшие активные сопротивления изоляции относительно земли. Однофазное прикосновение в таких случаях весьма опасно. Электрическое разделение сети, т.е. разделение сети на отдельные, не связанные между собой участки, способствует резкому снижению опасности поражения электрическим током за счет уменьшения емкостной и активной проводимости. Для разделения сети применяются разделяющие трансформаторы, позволяющие изолировать электроприемники от сети, а также преобразователи частоты и выпрямительные устройства, которые связываются с питающей их сетью через трансформаторы.

применение малых напряжений. Малым называется номинальное напряжение не более 42 В, применяемое в целях уменьшения опасности поражения электрическим током. Малые напряжения используются для питания электрифицированного инструмента, переносных светильников и местного освещения в помещениях с повышенной опасностью и особо опасных.

электрозащитные средства. Изолирующие средства служат для изоляции человека от токоведущих частей. В свою очередь, они подразделяются на основные и дополнительные.

К основным относятся средства защиты, изоляция которых длительно выдерживает рабочее напряжение электроустановок. Они позволяют прикасаться к токоведущим частям, находящимся под напряжением. К основным изолирующим средствам в электроустановках напряжением до 1000 В относятся изолирующие штанги, изолирующие и электромагнитные клещи, диэлектрические перчатки, слесарно-монтажный инструмент с изолирующими рукоятками, указатели напряжения.

К дополнительным относятся средства защиты, которые сами по себе не обеспечивают защиту от поражения током, а применяются совместно с основными средствами. В электроустановках напряжением до 1000 В к дополнительным средствам защиты относятся диэлектрические галоши и коврики, изолирующие подставки.

защитное заземление - это преднамеренное соединение металлических нетоковедущих частей электрооборудования, которые могут оказаться под напряжением, с землей. Защитное заземление снижает (до безопасных пределов) напряжение прикосновения и тока, обусловленных замыканием на корпус. Предельно допустимые уровни напряжений прикосновения и токов регламентирует ГОСТ 12.1.038-82.

Совокупность заземлителя и заземляющих проводников называют заземляющим устройством. В качестве таких устройств в первую очередь используют естественные заземлители, например металлическую арматуру железобетонных фундаментов промышленных зданий и сооружений.

зануление - это преднамеренное соединение с нулевым проводником металлических нетоковедущих частей электрооборудования, которые могут оказаться под напряжением.

Назначение зануления то же, что и заземления, однако решается эта задача другим способом - автоматическим отключением поврежденной электроустановки от питающей электросети. При электрическом замыкании фазы на корпус она окажется соединенной накоротко с нулевым проводником, благодаря чему через защиту (плавкий предохранитель или автомат) потечет ток короткого замыкания, который и вызовет перегорание предохранителя или отключение автомата.

защитное отключение - это быстродействующая защита, обеспечивающая автоматическое отключение электрооборудования при возникновении опасности поражения током. Эта опасность возникает при замыкании на корпус вследствие старения или повреждения изоляции токоведущей части. Следует отметить, что только приборы защитного отключения реагируют на токи утечки (величиной до 300 мА), возникающие при старении изоляции. Выявления таких токов весьма важно для предотвращения возгорания при размещении электрооборудования во взрывопожароопасных помещениях.