1 Основна частина

Система автоматичного регулювання вологості в парнику.

1.1 Технічне завдання

Розробити та проаналізувати на стійкість систему автоматичного регулювання завантаження робочих органів, що складається з наступних ланок:

1. Об'єкт керування – парник описується аперіодичною ланкою першого порядку

2. Датчик – описується аперіодичною ланкою першого порядку

_{3 Регулятор}

4 Виконавчий механізм – оприскувач (зволожувач), описується аперіодичною ланкою першого порядку.

_{Вихідні дані для розрахунку представлені в таблиці 1.1.}

_{Таблиця 1.1 – Вихідні дані для розрахунку.}

Т1	Т2	Т3	k1	k2	k3	k4
350	0,45	0,9	0,3	1,5	0,45	1,05

1.2 Описання об'єкту управління

Для кожного виду рослин є оптимальні параметри прогріву повітря і грунту. І для всіх різновидів саджанців слід забезпечити саме ті умови, які їм підійдуть для росту і розвитку. Фахівцями розроблені типові схеми контролю температур. При дотриманні зазначених у них значень прогріву грунту і повітря рослини активно засвоюють потрібні поживні речовини. Показником того, наскільки вдало підібрана температура в парнику, служить розвиток кореневої системи висаджених культур.

Рисунок 1.1. Простий варіант регулятора температурного режиму в теплиці

Найбільш прийнятним для більшості рослин температурним режимом вважається показник між +16 ° С і +25 ° С для повітря, і +14 ° С і +25 ° С - для грунту. Хоча, для різних культур параметри для неоднакові. Якщо середовище прогріта нижче +10 ° С, ріст рослини сповільнюється або призупиняється. Здатність кореня засвоювати поживні елементи знижується, настає фосфорне голодування.

Рисунок 1.2. При зниженні температури може знадобитися опалення.

Але й від спеки, навіть якщо це всього пара зайвих градусів, хорошого ефекту чекати не варто. При надлишку тепла культурні види починають виганяти великий обсяг листяної і стебловий маси. Коріння і плоди при цьому належним чином не ростуть.

Якщо до спеки в парнику додається нестача вологи, листя і стебла в'януть, фотосинтез припиняється. Спека понад +40 ° С зазвичай виявляється згубним для зелені. Корінь гірше засвоює воду, випаровування з поверхні листя стає більш інтенсивним, і навіть при достатньому поливі рослини гинуть.

Рисунок 1.3. Прилад для прогрівання повітря в парнику.

1.3 Поведінка системи при зміні задаючої і збурюючої величин

В иходячи з технічного завдання до функціональної схеми САР потрібно включити наступні блоки:

Рисунок 1.2 - Функціональна схема системи автоматичного регулювання вологості в парнику.

Дана система автоматичного регулювання є звичайною аналоговою лінійною замкнутою стабілізуючою САР з повною початковою інформацією.

1.4 Визначення передаточних функцій елементів системи

У випадку, коли задано диференціальне рівняння елемента системи, його передаточна функція визначається на основі перетворення Лапласа. Для цього вихідне диференціальне рівняння записують у операторній формі та знаходять відношення зображення вихідної величини до зображення вхідної величини при нульових початкових умовах. Якщо елемент системи має дві вхідні величини необхідно визначати дві передаточні функції за кожним із входів.

Нехай диференціальне рівняння об’єкта керування має вигляд

_{Підставимо відповідні коефіцієнти}

де _W - вихідна величина.

Розглянемо перехід від диференціального рівняння до ПФ на прикладі об'єкту керування.

Зробимо перехід від диференціального рівняння до алгебраїчного, замінивши похідні на оператор Лапласа p

- характеристичний поліном ланки (парник) - Q(p);

0,3 – коефіцієнт підсилення ланки (парник);

_W (p) – вихідний сигнал за Лапласом – Y(p);

c(p) – вхідний сигнал за Лапласом – X(p).

За формулою визначимо передаточну функцію об’єкту керування W_ок в операторній формі

Аналогічно визначимо передаточні функції для інших ланок САР:

.

1.5 Розробка структурної схеми САР

Згідно з технічним завданням РГЗ та попередньо розрахованими передаточними функціями розробляємо структурну схему САР системи автоматичного регулювання вологості в парнику, яка містить наступні елементарні ланки автоматики:

1) датчик – підсилююча ланка;

2) регулятор – підсилююча ланка;

3) виконуючий елемент – інтегруюча ланка;

4) об'єкт керування – аперіодична ланка другого порядку.

Рисунок 1.2 – Структурна схема системи автоматичного регулювання вологості в парнику.