- •Объекты автоматизации в металлургии Введение
- •Металлургические агрегаты - объекты автоматического управления
- •Автоматическое и автоматизированное управление. Степени автоматизации
- •Общие задачи автоматизации технологических процессов и промышленных установок
- •Автоматизация прокатного производства
- •Асу тп непрерывных листовых станов горячей прокатки
- •Механизм электрический однооборотный
- •Структурные схемы типовых сау
- •Автоматизация конвертерного производства
- •Модель кристаллизатора унрс по каналу регулирования уровня
- •Моделирование аср уровня металла в реальных величинах параметров
- •Регулирование охлаждения кристаллизатора унрс
- •Автоматизация процесса производства агломерата
- •Программируемые контроллеры и их применение в автоматизированных системах управления технологическими процессами
Модель кристаллизатора унрс по каналу регулирования уровня
Кристаллизатор имеет прямоугольное или квадратное сечение площадью и высотой . Из промежуточного ковша поступает металл с секундным объемом . Металл вытягивается тянущей клетью со скоростью . Уровень будет постоянен, если объем поступающего металла равен объему вытянутого за это же время слитка.
Определим передаточные функции кристаллизатора по каналам подачи и вытяжки металла. Пусть за время в кристаллизатор поступит объем металла, равный . За это время уровень металла изменяется на величину
.
Скорость изменения уровня будет равна
.
В операторной форме .
Считая входом , а выходом , получим
.
По каналу вытяжки уровень будет изменяться по очевидному соотношению:
.
В операторной форме:
; .
Модель объекта представлена на рисунке. В неё также включены упрощенные до инерционных звеньев привода стопорного устройства, регулирующего , и тянущей клети, регулирующего .
Здесь - напряжение управления стопором, , - соответственно коэффициент и постоянная стопорного устройства, - напряжение управления приводом, , - коэффициент и постоянная привода тянущей клети.
Режим ручного управления при предварительном заполнении кристаллизатора можно промоделировать.
Пусть кристаллизатор имеет сечение =1010 см и высоту 100 см. скорость вытяжки 6 м/мин или 10 см/с. Тогда =10010=1000. Примем , соответствующий этой подаче металла, равным 8 В. Тогда . Аналогично . Пусть . Моделируется 2 последовательных режима:
-
=0, =8, =5 с =0,01
-
=8, =8, =5 с
Первый режим – включение подачи металла, а второй – включение тянущей клети. Результаты на графике:
Регулирование уровня можно осуществлять изменением подачи металла или изменением скорости вытяжки.
Первая схема АСР имеет следующий вид:
Пусть равны 1 (для простоты). Тогда
;
.
Для астатизма по возмущению используем не П-, а ПИ-регулятор с постоянной времени . Модель примет вид (KRIST_Q.DTM):
Моделируется 2 режима:
-
=0, =0, =0,2 с =0,01
-
=0, =0,1, =4 с
Здесь - отклонение от уровня, установленного в ручном режиме.
Результат на графике:
Из графика видно, что при отклонении скорости на , уровень падает на величину 0,04, а потом восстанавливается. График 2 соответствует режимам: 1. =0, =0; 2. =0,1, =0, то есть отработке изменения задания.
Вторая АСР имеет вид (KRIST_V.DTM):
1
Сохраняя отрицательную обратную связь, следует инвертировать выход регулятора, то есть в модели должен быть отрицателен (возможна смена знака и в других местах модели). Считая, что параметры модели те же, то есть равны 1, получим тот же регулятор и те же переходные процессы при условии . (Смена знака в модели объясняется тем, что увеличение приводит к росту уровня, а увеличение - к уменьшению.)
При комбинированном управлении модель следующая (KRIST_QV.DTM):
Моделируется обработка заданного уровня (график 1).
-
=0; =0; =0,2 с
-
=0,1; =0; =3 с
Моделируется обработка возмущения (график 2).
-
=0; =0; =0,2 с
-
=0; =0,1; =3 с
При отработке возмущений и отдельно по притоку и по скорости величина динамического отклонения при той же величине возмущения уменьшается примерно до уровня 0,02, то есть вдвое. При этом уменьшается и время восстановления уровня.