курсова робота - Дзвін
САРАТІВСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСТИТЕТ
БАЛАКІВСЬКИЙ ІНСТИТУТ ТЕХНІКИ, ТЕХНОЛОГІЇ ТА УПРАВЛІННЯ
ІНЖЕНЕРНО БУДІВЕЛЬНИЙ ФАКУЛЬТЕТ
КАФЕДРА УПРАВЛІННЯ ТА ІНФОРМАТИКА У ТЕХНІЧНИХ СИСТЕМАХ
МОДЕЛЮВАННЯ СИСТЕМ УПРАВЛІННЯ
АНАЛІЗ І МОДЕЛЮВАННЯ ДЗВІННОГО ДИФМАНОМЕТРА ЯК СИСТЕМИ З РОЗПОДІЛЕНИМИ ПАРАМЕТРАМИ
викладач каф. УІТ
З
1 Моделювання дзвонового дифманометра на макрорівні. 4
1.1 Опис пристрою та принцип дії. 4
1.2 Динамічні характеристики. 6
2 Моделювання дзвонового дифманометра на мікрорівні. 10
2.1 Основні поняття УРП. 11
2.2 Подання дзвонового дифманометра як елементарних
2.3 Вибір та ідентифікація рівняння. 13
3 Розрахунок вихідний величини. 16
4 Розрахунок інтегральної передавальної функції. 18
5 Побудова логарифмічних показників. Синтез
апроксимованої передавальної функції. 19
Список використаної літератури . 21
Існують середовища, які не можуть бути математично описані у просторі зосереджених параметрів (наприклад, електромагнітне поле, електростатичне поле, перебіг потоку, гравітаційне поле, температура тощо).
Системою з розподіленими параметрами (УРП) називається система, в якій практично всі сигнали (насамперед – вхідний та вихідний) є функціями просторових координат та часу.
Математично УРП описуються диференціальними рівняннями у приватних похідних. Також для цього вводяться функції Гріна, континуальна та інтегральна передавальні функції.
Система із зосередженими параметрами (ССП) є окремим випадком УРП і вводиться дляспрощення та вирішення завдань на першому етапі. У більшості випадків такого спрощення виявляється достатньо для отримання адекватних результатів, але в ряді завдань розподіл параметрів у просторі істотно впливає на результати. І тут застосовується апарат теорії УРП.
Метою роботи є синтез інтегральної передавальної функції об'єктів управління з розподіленими параметрами. У роботі вирішується питання побудови математичної моделі дзвонового дифманометра з урахуванням теорії розподілених сигналів.
1.1 Опис пристрою та принцип дії
Дзвонові дифманометри використовуються для вимірювання низьких тисків і розряджень (тягоміри та напороміри) і як диференціальні манометри.
У дзвонових манометрах різниця рівнів, створювана перепадом тиску, визначає по висоті положення дзвона, частково зануреного в рідину. Переміщення дзвону більше значення різниці рівні, що робить їх чутливими до зміни тиску. Зміна тиску врівноважується гідростатично за зміни глибини занурення дзвона.
3
Мал. 1 Дзвінний дифманометр з індуктивним перетворювачем
У рідину в посудині 1 занурений дзвін 2. Під дзвін по трубці 3 подається вимірюваний тиск Р. Простір над дзвоном знаходиться під атмосферним тиском РАТМ. Під вплив ∆Р = Р - РАТМ з'являється зусилля, що переміщує дзвін вгору. Для отримання однозначної залежності переміщення дзвона від Р використовується дзвін з товстостінними стінками. Тоді при збільшенні тиску Р дзвін підніматиметься доти, доки зусилля не врівноважиться силою, що виштовхує. Для рівноваги:
де F і FC площа дна дзвона та кільцевого перерізу його стінок;
Н – висота підйому дзвону під дією ∆Р;
ρ1 і ρ2 – щільність рідини та середовища над дзвоном.
Залізний сердечник 5 зміцнюється за допомогою стрижня 4 безпосередньо на дзвоні 2.
Лінійне переміщення дзвону в індуктивному перетворювачі перетворюється на електричний сигнал. Електрична котушка перетворювача середнім висновком поділена на дві електрично подібні частини. Принцип дії індуктивного перетворювача ґрунтується на зміні індуктивності котушки при лінійному переміщенні чутливого елемента (дзвін). При зміні індуктивності змінюється електричний опір котушки, що призводить до зміни електричного струму.
Дифманометри дзвонової системи характеризуються наявністю дзвона (одного або двох), зануреного в рідину і тиску, що переміщується під впливом вимірюваної різниці.
За наявності лише одного дзвону більший тиск подається зазвичай усередину дзвона, а менший діє зовні. За наявності двох дзвонів, підвішених на загальному коромислі, під один із дзвонів подається більший тиск, а під інший – менший.
Протидіюча сила в дзвонових дифманометрах створюється двома способами: за рахунок обтяження дзвона при його об'ємі і, отже, зменшення глибини його занурення в рідину (спосіб гідростатичного врівноважування) або за рахунок деформації пружини або зміни моменту (спосіб механічного врівноваження).
У першому випадку дзвін є товстостінним, тобто відрізняється великою величиною площі поперечного перерізу. У другому випадку дзвін тонкостінний. Простір над дзвонами знаходиться під атмосферним тиском.
Основною перевагоюдзвонових дифманометрів є висока чутливість. Це зумовило їхнє переважне поширення при вимірюванні витрати газу, що має невеликий статичний тиск. Гранично допустимий надлишковий тиск для них дорівнює 0,6 і 2,5 кгс/см 2 (0,06 і 0,25 Мпа), а граничні номінальні перепади повинні бути в межах від 10 до 100 кгс/м 2 (від 100 до 1000 Па).
1.2 Динамічні характеристики
На рис. 2 дано схематичне зображення найбільш загального випадку дворідинного дзвонового дифманометра з криволінійним профілем стінок дзвона, так і його плунжера.