Моделирование системы регулирования парокотельной установки в среде MATLAB

В работе рассмотрены вопросы моделирования многосвязной системы управления паровой котельной установки. По каждому каналу регулирования выполнена идентификация объекта графическим методом по кривой разгона, проведён расчет расчет коэффициентов регулятора методом Циглера-Никольса. Проведено моделирование системы в Matlab Simulink.

1КОНСТРУКЦИЯ КОТЛА. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ………………………………………………………. 13
1.1. Конструкция теплового котла …………………………………………………………………………………… 13
1.2. Постановка задачи исследований………………………………………………………………………………. 18
2. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О СИСТЕМЕ АВТОМАТИЗАЦИИ ……………………………………………… 20
2.1. Котельная установка как объект автоматизации ……………………………………………………… 20
3. РАЗРАБОТКА МОДЕЛИ КОТЕЛЬНОЙ УСТАНОВКИ …………………………………………………. 25
3.1. Идентификация котельной установки как объекта управления ………………………………. 25
3.1.1. Идентификация объектов по переходной характеристике …………………………………. 25
3.1.2. Общая модель системы управления котельной установки ………………………………… 27
3.1.3. Модель Рг=f(Рп)…………………………………………………………………………………………………….. 29
3.1.4. Соотношение «газ/воздух» …………………………………………………………………………………… 30
3.1.5. Модель объекта по каналу регулирования давления пара …………………………………. 31
3.1.6. Модель объекта по каналу регулирования давления воздуха …………………………….. 32
3.1.7. Модель объекта по каналу регулирования разрежения ……………………………………… 33
3.1.8. Модель объекта по каналу регулирования уровня ……………………………………………… 34
4. ИССЛЕДОВАНИЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ КОТЕЛЬНОЙ УСТАНОВКОЙ …………. 35
4.1. Разработка модели в MATLAB Simulink…………………………………………………………………… 35
4.2. Расчет коэффициентов регуляторов методом Циглера-Никольса ………………………….. 36
4.2.1. Первый способ ……………………………………………………………………………………………………… 37
4.2.2. Второй способ ………………………………………………………………………………………………………. 38
4.3. Критерии оценки качества регулирования ……………………………………………………………….. 39
4.4. Канал регулирования пара ………………………………………………………………………………………… 40
4.4.1Канал регулирования пара с ПИ-регулятором……………………………………………………… 41
4.4.2 Канал регулирования пара с ПИД-регулятором ………………………………………………….. 42
4.5 Канал регулирования давления воздуха …………………………………………………………………….. 43
4.5.1 Канал регулирования давления воздуха с ПИ-регулятором ……………………………….. 43
4.5.2Канал регулирования давления воздуха с ПИД-регулятором ………………………………. 44
4.6. Канал регулирования разрежения в топке котла ……………………………………………………… 45
4.6.1 Канал регулирования разрежения с ПИ-регулятором …………………………………………. 46
4.6.2 Канал регулирования разрежения с ПИД-регулятором ………………………………………. 47
4.7 Регулятор уровня ………………………………………………………………………………………………………… 47
4.8. Общие выводы …………………………………………………………………………………………………………… 50
5 ФИНАСОВЫЙ МЕНЕДЖЕНТ, РЕСУРСОЭФФЕКТИВНОСТЬ И РЕСУРСОСБЕЖЕНИЕ
……………………………………………………………………………………………………………………………………………… 51
5.1 Потенциальные потребители результатов исследования …………………………………………… 51
5.2 Анализ конкурентных технических решений …………………………………………………………….. 51
5.3 Fast-анализ ………………………………………………………………………………………………………………….. 53
5.4 Swot-анализ …………………………………………………………………………………………………………………. 55
5.5 Планирование научно-исследовательской работы …………………………………………………….. 57
5.5.1Структура работ…………………………………………………………………………………………………….. 58
5.5.2 Разработка графика проведения научно-технического исследования ………………… 58
5.6 Бюджет научно-технического исследования ………………………………………………………………. 62
5.6.1 Расчет материальных затрат ………………………………………………………………………………… 62
5.6.2 Расчёт амортизационных отчислений ………………………………………………………………….. 63
5.6.3 Расчёт заработной платы и отчислений во внебюджетные фонды ……………………… 64
5.6.4 Расчёт общей себестоимости …………………………………………………………………………………. 65
5.7 Определение ресурсной (ресурсосберегающей), финансовой, бюджетной, социальной и
экономической эффективности исследования ……………………………………………………………. 66
Вывод к главе 5 ………………………………………………………………………………………………………………… 69
6 СОЦИАЛЬНАЯ ОТВЕТСТВЕННОСТЬ …………………………………………………………………………… 70
Введение …………………………………………………………………………………………………………………………… 70
6.1 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности ………………………….. 70
6.1.1 Правовые нормы трудового законодательства ……………………………………………………. 70
6.1.2 Эргономические требования к правильному расположению и компоновке рабочей
зоны . …………………………………………………………………………………………………………………….. 72
6.2 Производственная безопасность …………………………………………………………………………………. 72
6.2.1Производственная санитария ……………………………………………………………………………….. 74
6.2.1.1Шум и вибрация …………………………………………………………………………………………………. 75
6.2.1.2электромагнитное излучение ……………………………………………………………………………… 76
6.2.1.3 Освещение ………………………………………………………………………………………………………….. 77
6.2.1.4 Микроклимат ……………………………………………………………………………………………………. 78
6.2.1.5 Психофизиологические факторы условий труда ………………………………………………. 80
6.2.2Анализ опасных факторов …………………………………………………………………………………….. 81
6.2.2.1электробезопасность……………………………………………………………………………………………. 81
6.2.2.2 Короткое замыкание и статическое электричество …………………………………………… 81
6.3 Экологическая безопасность ………………………………………………………………………………………. 83
6.4 Безопасность в чрезвычайных ситуациях ………………………………………………………………….. 84
Вывод к главе 6 ………………………………………………………………………………………………………………… 86
Заключение ………………………………………………………………………………………………………………………….. 87
Список литературы ……………………………………………………………………………………………………………… 89
ПРИЛОЖЕНИЕ А ……………………………………………………………………………………………………………….. 91