Пример 3. Смеситель с насосом.




Уравнения математической модели для условий динамики:

Начальные условия: ; .

В соответствии с правилами дифференцирования производная от произведения переменных в уравнении (13) разложится:

Заменим второе слагаемое в уравнении (14) на уравнение материального баланса (12), тогда

Таким образом, уравнения математической модели для условий динамики - это система уравнений (12, 15).

Соответствующие уравнения статики:

(16)

(17)

Необходимо линеаризовать модель ХТП как объекта регулирования концентрации. В качестве регулирующей переменной принять расход разбавителя n2 (n2→С).

Расход второго потока n2 является входной переменной, изменение которой приведет к изменению концентрации компонента на выходе из смесителя С и уровню жидкости в аппарате h (V). Таким образом, возникают динамические связи: и .

Так как мы предварительно в уравнении (13) разложили производную и фактически объединили уравнение (13) и (12) в одно уравнение (15), то для линеаризации можно использовать только одно уравнение материального баланса по компоненту (15).

Разложим входную и выходные переменные динамических каналов в ряд Тейлора в окрестности стационарной точки, ограничившись линейными членами разложения:

; ; .

Шаг 1. Подставим разложенные функции в уравнения модели:

Шаг 2. Выполним алгебраические преобразования, сократим малые величины и вычтем соответствующее уравнение статики (17)

Шаг 3. Сгруппируем переменные:

Шаг 4. Поделим левые правые части уравнения на () при DС. Получим

Обозначим ; K .

Уравнение примет вид:

(18)

Начальное условие: .

Уравнение (18) представляет собой линеаризованное дифференциальное уравнение в отклонениях, связывающее входную и выходную переменные по каналу регулирования Dn2®DС.

Шаг 5. Преобразуем уравнение (3) по Лапласу:

или

, (19)

где р – комплексная переменная; , - изображения переменных.

Определим передаточную функцию по каналу n2®С:

. (20)

 

Пример 4. Рассмотрим предыдущий объект (см Пример 3).

Необходимо линеаризовать модель ХТП как объекта регулирования уровня (или объема). В качестве регулирующей переменной принять расход разбавителя n2 (канал n2→V).

Влияние расхода на объем отражено в общем материальном балансе (ур.12). Кроме этого, расход разбавителя влияет и на концентрацию, но концентрация не влияет на объем. Поэтому для получения передаточной функции по каналу n2→V достаточно линеаризовать только уравнение (12).

Разложим входную и выходную переменные динамического канала в ряд Тейлора в окрестности стационарной точки, ограничившись линейными членами разложения:

; .

Шаг 1. Подставим разложенные функции в уравнения модели:

Шаг 2. Выполним алгебраические преобразования и вычтем соответствующее уравнение статики (16)

Уравнение (21) является линеаризованным дифференциальным уравнением в отклонениях, связывающее входную и выходную переменные по каналу регулирования Dn2®DV при соответствующем нулевом начальном условии .

Преобразуем уравнение (21) по Лапласу

(22)

Передаточная функция по каналу n2®V:

. (22)

Полученная передаточная функция соответствует передаточной функции интегрирующего звена.



Поделиться:




Поиск по сайту

©2015-2024 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2020-10-21 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту: