- постійна часу;
р - оператор Лапласа.
Передавальна функція термопари:
Wт =
Передавальна функція гідроциліндра:
Wгц =
Передавальна функція стопора:
Wст =
Кристалізатор, золотниковий клапан і перетворюючі пристрою ПУ1 і ПУ2 є безінерційними ланками, так як постійна часу непорівнянно мала порівняно з іншими елементами системи, отже, швидкодія незрівнянно вище, тому їх постійну часу приймаємо рівну 0. Передавальні функції цих пристроїв мають вигляд:
, (7)
де Кj - коефіцієнт передачі.
2.2 Кінематична схема гідроприводу стопорного затвора
Кінематична схема гідроприводу стопорного затвора - див. малюнок 1.
В
Малюнок 1. Кінематична схема гідроприводу стопорного затвора: 1 - проміжний ківш МБЛЗ, 2 - стопор, 3 - гідроциліндр, 4 - золотниковий клапан, 5 - кристалізатор
В
Малюнок 2. Функціональна схема системи регулювання:
ЗУ - Задає пристрій;
ЗК - Золотниковий клапан;
ГЦ - Гідравлічний циліндр;
СЗ - Стопорний затвор;
КР - Кристалізатор;
ІУ - Вимірювальний пристрій;
ПУ1, ПУ2, - Переважна пристрій.
3. Вибір датчиків технологічних вимірювань і перетворювачів сигналів
Вимірювальне пристрій
Для даної системи регулювання рівня металу в кристалізаторі МБЛЗ в якості вимірювального пристрою доцільно застосувати термопари, змонтовані в робочих стінках на 10 рівнях від верхнього торця. Ця система дає точність вимірювання рівня металу, рівну В± 6 мм, а її інерційність становить ВЈ 1 с.
Струм на термопарі в момент вимірювання температури [6]:
I = 10-9 A,
ЕРС = 10 мВ.
Діапазон вимірюваних температур становить 0 Г· 600 В° С.
Вибираємо Хромель-копелевий термопару марки ТХК-146, сталь Х18Н10Т, загальна довжина 500 мм [5]. p> Перетворювальне пристрій ПУ1 - для перетворення сигналу керування гідроприводом стопорного затвора.
Перетворювальне пристрій ПУ2 - для перетворення і посилення сигналу від термопари.
Для даної системи регулювання підходить перетворювальне пристрій марки П9701, з робочим струмом 20 мА [5].
4. Розрахунок динамічних характеристик і передавальних коефіцієнтів елементів системи
1. Розрахунок постійних часу елементів системи. p> Так як гідропривід В«жорсткийВ», отже, час роботи гідроциліндра і стопора однаково:
ТГЦ = Тст
де ТГЦ - постійна часу гідроциліндра;
ТСТ - постійна часу стопора.
Для даної системи підходить стандартний гідроциліндр з діаметром 200 мм і ходом плунжера 50 мм [7].
P == 198 Н (8)
де P - зусилля на штоку, Н;
- тиск масла в поршневий порожнини, Па;
- діаметр плунжера, м.
Маса стопора m = 300 кг [6].
P = m a В® a === 0,66 м/с2 (9)
де а - прискорення штока.
S = (10)
Так як початкова швидкість штока дорівнює нулю, отже формула буде мати вигляд
S = В® t === 0,38 з
Отже, ТГЦ = Тст = 0,38 с.
Термопара [5] Тт = 10 с.
2. Розрахунок передавальних коефіцієнтів елементів системи. p> Перетворювальне пристрій ПУ1
Тиск масла в системі 6,3 МПа, харчування здійснюється від мережі змінного струму напругою 220 В з частотою 50 Гц.
k1 == = 2,8. 104
де - тиск масла, що подається на клапан, Па;
- напруга, В.
Золотниковий клапан k2 = 1
Гідроциліндр
k3 == = 3,14. 10-4
де - зусилля на штоку, кгс;
- тиск масла в гідроциліндрі, Па.
Стопор
Шток гідроциліндра і стопор виконані як одне ціле, отже, k4 = 1
Кристалізатор
k5 = 1
Термопара
k6 == = 6,26. 10-13
де - вимірювана температура, В° С;
- струм на термопарі, А.
Перетворювальне пристрій ПУ2
k7 == = 2. 107
де - струм перетворювального пристрою ПУ2, А;
- струм на термопарі, А.
5. Вибір принципу регулювання
У даній системі автоматичного регулювання доцільно застосувати принцип компенсації помилки, так як основне координатне обурення - знос склянки пром. ковша, неможливо контролювати в кожен момент часу. Даний принцип дає можливість компенсувати і інші обурення, які надають безпосередній вплив на процес безперервної розливання сталі (мінімізація динамічних відхилень стопора, та ін.)
6. Визначення передавальної функції по каналу управління
Передавальна функція системи визначається за формулою [1]:
, (11)
В
В
W (p) =
У результаті алгебраїчних перетворень формула має вид:
В
Так як вільний кое...
