Имеется структурная схема САР ТП (рис. 2). Упростить схему САР ТП с помощью структурных преобразований и записать эквивалентную передаточную функцию САР.
| W1(S) |
| W2(S) |
| А |
| W4(S) |
| W3(S) |
| W5(S) |
| W6(S) |
| W7(S) |
| W8(S) |
| B |
| C |
| E |
| D |
Рисунок 2 Структурная схема САР ТП
Вид передаточных динамических звеньев САР в соответствии с вариантом приведен в таблице 2.
Таблица 2 Вариант задания №14
| Вариант | W1 | W2 | W3 | W4 | W5 | W6 | W7 | W8 |
| К2 | -10 | K4 | 
| K6/s |  K7s
| K8 |
Определим значения коэффициентов Кi и постоянных времени Ti. Номер зачетной книжки 281016, тогда кодовая последовательность будет иметь вид: 28101614.
К1=2;Т1=2 К3=1; К5=1; T5=1; К7=1;
К2=8; К4=1; К6=6; К8=4;
| W1(S) |
| W2(S) |
| А |
| W4(S) |
| W3(S) |
| W5(S) |
| W6(S) |
| W7(S) |
| W8(S) |
| B |
| C |
| E |
| D |
Рисунок 3 Преобразованная структурная схема САУ ТП
1.Встречно-параллельное соединение звеньев W1(S) и W2(S) заменяем передаточной функцией W9(S).
W9 (S)=W1 (S) / 1+W1(S)∙W2 (S)
2.Параллельное соединение звена W7(S) и единичного звена заменим передаточной функцией W10(S).
W10=W7(S)+1
| W9(S) |
| W4(S) |
| W3(S) |
| W5(S) |
| W6(S) |
| W10(S) |
| W8(S) |
| B |
| C |
| E |
| D |
Рисунок 4 Преобразованная структурная схема САУ ТП.
3.Перенесем точку съема D с входа звена W10(S) на выход.
| W9(S) |
| W4(S) |
| W3(S) |
| W5(S) |
| W6(S) |
| W10(S) |
| W8(S) |
| B |
| C |
| E |
| D |
|
Рисунок 5.Преобразованная структурная схема САУ ТП
4.Последовательное соединение звеньев W6(S) и WЭ2(S) заменим передаточной функцией W11(S).
W11(S) = W6(S)∙W10(S);
5.Последовательное соединение звеньев 
иW8(S) заменим передаточной функцией W12(S).
;
| W9(S) |
| W4(S) |
| W3(S) |
| W5(S) |
| W11(S) |
| W12(S) |
| B |
| C |
| E |
| D |
Рисунок 6 Преобразованная структурная схема САУ ТП
6. Параллельное соединение звена W12(S) и единичного звена заменим передаточной функцией W13(S).
W13(S) = W12(S) +1;
| W9(S) |
| W4(S) |
| W3(S) |
| W5(S) |
| W11(S) |
| W13(S) |
| B |
| C |
| D |
Рисунок 7 Преобразованная структурная схема САУ ТП.
7.Перенесем точки съема В и С со входа звена W11(S) на выход.
| W9(S) |
| W4(S) |
| W3(S) |
| W5(S) |
| W11(S) |
| W13(S) |
| B |
| C |
| D |
|
|
Рисунок 8 Преобразованная структурная схема САУ ТП.
8.Последовательное соединение звеньев W4(S) и W11(S) заменим передаточной функцией W14(S).
W14(S) = W11(S)∙W4(S);
9.Последовательное соединение звеньев W5(S) и 
заменим передаточной функцией W15(S).
;
10. Последовательное соединение звеньев W3(S) и 
заменим эквивалентной передаточной функцией W16(S).
;
| W9(S) |
| W16(S) |
| W15(S) |
| W14(S) |
| W13(S) |
| B |
| C |
| D |
| 11 1 00 |
Рисунок 9 Преобразованная структурная схема САУ ТП.
11.Параллельное соединение звеньев W15(S) и W13(S) заменим передаточной функцией W17(S).
W17(S) = W15(S)+W13(S);
| W9(S) |
| W16(S) |
| W17(S) |
| W14(S) |
| B |
| D |
| 11 1 00 |
Рисунок10 Преобразованная структурная схема САУ ТП.
12. Встречно – параллельное соединение с отрицательной обратной связью звеньев W14(S) и W17(S) заменим эквивалентной передаточной функцией W18(S).
| W9(S) |
| W16(S) |
| W18(S) |
| B |
Рисунок 11Преобразованная структурная схема САУ ТП.
13. Последовательное соединение звеньев W9(S) и W18(S) заменим передаточной функцией W19(S).
W19=W9∙W18;
| W16(S) |
| W19(S) |
| B |
Рисунок 12 Преобразованная структурная схема САУ ТП.
14. Встречно – параллельное соединение с отрицательной обратной связью звеньев W19(S) и W16(S) заменим эквивалентной передаточной функцией W20(S).
W20=W19(S)/1+W19∙W16
| W20(S) |
Рисунок 13 Конечная преобразованная структурная схема САУ ТП.
Таким образом, мы получили эквивалентную передаточную функцию исходной структурной схемы САУ ТП.
Теперь подставим значения в полученные выражения.
W9= W1 / 1+W1∙W2 = 
W10=W7+1=1S+1;
W11 = W6∙W10= 
W12=W8/W10= 
;
W13=W12+1= 
;
W14=W4∙W11= 1∙ 
;
W15=W5/W11= 
W16=W3/W11= 
W17=W15+W13= 
W18=W14/1+W14∙W17= 
W19=W9∙W18= 
W20=W19/1+W19∙W16= 
Следовательно Wэкв.= 
3 ПОСТРОЕНИЕ АФХ
Передаточная функция:W(S)= 
;
К=10; Т= -0,1c.
Произведя замены jω=S и перейдя от оригиналов к изображениям, получим частотную передаточную функцию звена
W(jω)= 
Преобразуем выражение в алгебраической форме
W(jω)= 
ω)+jV(ω)= 
;
Таблица 3 Вычисленные значения частотно передаточной функции
| ω | 0,1 | 0,3 | 0,5 | 0,7 | 1,5 | ∞ | ||||
| U(ω) | -1,00 | -0,94 | -0,50 | 0,20 | 0,97 | 2,00 | 3,15 | 4,40 | 4,94 | 5,00 |
| jV(ω | 0,00 | 0,59 | 1,65 | 2,40 | 2,82 | 3,00 | 2,77 | 1,80 | 0,59 | 0,00 |
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В ходе данной работы была изучена автоматизация водонагревателя-кипятильника. Исходя из изученного материала, можно сделать вывод, что процессы автоматизации в пищевой промышленности играют большую роль. Во-первых, с их помощью осуществляется производство соков, пива, кваса и других пищевых продуктов из натурального сырья с использованием сложных физико-химических и биохимических методов и строгим соблюдением всех норм для сохранения всех показателей пищевой и вкусовой ценности продукции. Основная цель – обеспечение стандартного качества продукции. Во-вторых создание и функционирование автоматизации системами управления технологическими процессами дает конкретные технико-экономические результаты: обеспечение низкой себестоимости продукции; достаточное количество и широкий ассортимент пищевых продуктов для удовлетворения потребительского спроса населения, а главное улучшение условий труда обслуживающего персонала.
Была упрощена схема САУ с помощью структурных преобразователей. Для преобразования структурной схемы и записи эквивалентной передаточной функции САР использованы формулы:
W(S)=Π Wі(S) – последовательное соединение;
W(S)=∑ Wі(S) – параллельное соединение;
W(S)= 
– встречно-параллельное соединение, знак «+» для отрицательной обратной связи.
В результате упрощения структурной схемы записана эквивалентная передаточная функция:
Wэ 
;
А также в ходе работы была построена АФХ для заданной передаточной функции W(S)= 
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1.Благовещенская М. М., Злобин Л. А. Информационные технологии систем управления технологическими процессами. Учеб. для вузов. – М.: Высш. шк., 2005.-768 с.: ил.
2.Ковалевский А.С., Технология бродильных производств: учебное пособие.- Киев: Фирма «ИНКОС», 2004- 340 с.
3. ГОСТ 21.404-85
4.Курс лекций. Информационные технологии систем управления технологическими процессами/С. М. Яковлев.
ПОСТРОЕНИЕ АФХ
Передаточная функция:W(S) = 
;
К=10; Т= - 0,1с.
W(S) = 
Произведя замены jω=S и перейдя от оригиналов к изображением, получим частотную передаточную функцию звена
Преобразуем выражение к алгебраической форме
= 
.
Таблица 3 Вычисленные значения частотно передаточной функции
| U( )
| - jV()
|
| -0,9901 | -9,90099 | |
| -3,84615 | -19,2308 | |
| -8,25688 | -27,5229 | |
| -13,7931 | -34,4828 | |
| -32,8859 | -46,9799 | |
| -50 | -50 | |
| -62,8253 | -48,3271 | |
| -71,9101 | -44,9438 | |
| -78,308 | -41,2148 | |
| -91,1032 | -28,4698 | |
| -97,014 | -17,02 | |
| -98,5346 | -12,0164 | |
| -99,1341 | -9,26487 | |
| -99,4294 | -7,53253 | |
| ∞ | -100 |
Рисунок 1. Амплитудно-фазовая характеристика
