База задач по автоматизации технологических процессов

Пошаговый процесс:
1. Задание параметров и целевой функции:
o Определяются параметры процесса литья, такие как:
 Температура плавки (например, от 660°C до 720°C),
 Скорость заливки (например, от 0.2 до 0.5 м/с),
 Давление заливки (например, от 20 до 100 бар),
 Время выдержки до охлаждения.
o Целевая функция — минимизация пористости в отливке (например, в процентах), чтобы повысить плотность и механические свойства отливки.
2. Инициализация начальной популяции:
o Генерируется начальная популяция — наборы случайных комбинаций параметров литья, каждый из которых представляет «особь» (вариант настроек процесса литья).
3. Оценка особей:
o Проводится симуляция процесса литья для каждой особи с применением методов, таких как численное моделирование (например, с использованием программного обеспечения для литья). Результатом является значение пористости для каждой комбинации параметров.
o Каждая особь оценивается по значению целевой функции: чем меньше пористость, тем выше «приспособленность» особи.
4. Отбор, скрещивание и мутация:
o Отбор: На основе оценки приспособленности выбираются лучшие особи, которые будут участвовать в следующем поколении.
o Скрещивание: Избранные особи комбинируются, создавая «потомков», которые наследуют параметры от своих родителей, с возможностью получить улучшенные комбинации параметров.
o Мутация: Чтобы избежать локального минимума и повысить разнообразие, параметры некоторых потомков случайно изменяются (например, небольшое увеличение или уменьшение температуры).
5. Итерация процесса:
o Процесс отбора, скрещивания и мутации повторяется несколько поколений, и каждый раз качество «особей» улучшается, так как целевая функция (минимизация пористости) достигает все более низких значений.
6. Оптимальное решение:
o По завершении заданного числа поколений или достижения минимального уровня пористости генетический алгоритм выдает оптимальные параметры литья, которые обеспечивают наилучшее качество отливки.
Результат

Задача 2. Определить длительность цикла технологических операций при
параллельном и параллельно- последовательном видах движения
предметов труда. На участке изготавливают шестерню. Размер партии
равен 4, количество операций технологического процесса – 3, время
обработки на каждой операции – t шт1 = 1,3 мин.; t шт2 = 1 мин.; t шт3 = 1,5 мин.

нарисуй схему каналов связи между диспетчерским центром и энергообъектом с задействованием 5 мультиплексоров ввода-вывода

Автоматическая система управления должна определить, как распределить общую нагрузку в 68 единиц между кластером А и кластером Б, чтобы суммарный индекс энергозатрат был наименьшим.

Написать на языку st программу по условию:
Необходимо разработать систему логического управления
(СЛУ) определенным процессом:
Цель - свет должен быть выключен, когда в комнате никого нет.
На входе установлены два дискретных датчика: один снаружи комнаты, другой внутри. Когда срабатывает сначала внешний датчик, затем внутренний, это означает, что человек ташел в комнату. Когда срабатывает сначала внутренний датчик, затем внешний, это означа-ет, что человек вышел из комнаты.
Если человек вошел - включить свет, Если человек вышел - выключить свет. Необходимо считать количество людей, заходящих и выходящих из комнаты. Пока в комнате остается хотя бы один чело-век, свет должен быть включен.
Для решения данной задачи необходимо было считать количе-
ство входящих в комнату людей (VX) и выходящих (VIX).
Когда срабатывает сначала внешний датчик (pl), затем внугрен-ний (р2), это означает, что человек зашел в комнату, и счетчик счита-ет входящих людей (VX).
Когда срабатывает сначала внутренний датчик (р2), затем внешний (р), это означает, что человек вышел из комнаты, и пошел счет выходящих людей (VIX).
Затем сравнив результаты подсчетов, можно сделать вывод: если количество входящих в комнату людей равно количество выходя-щих, то лампочка гаснет, если не равно (NE), то горит.

Составить схему управления четырьмя электродвигателями. Второй двигатель можно включить,
если работает первый, четвёртый -если работает второй. Если работают Д1, Д2, Д4, то включить
ДЗ нельзя. И, наоборот, если работает ДЗ, то нельзя вклочить ДІ, Д2, Д4. Двигатель Д2 имеет
автоматическую остановку в конце пути.

Разработка схем автоматизации.
Разработать и оформить схемы автоматизации (локальная схема автоматизации и схема автоматизации с применением МПК). Составить спецификации на приборы и средства автоматизации.

Лабораторный тренажер. Линейные САУ - [Устойчивость САУ. Лаб №1.1]

Устойчивость САУ

Схема №1

Задание № 1 из 5 Определите:
\[
\begin{array}{l}
\mathrm{k}=\square \\
\mathrm{a}_{3}=\square \\
\mathrm{a}_{2}=\square \\
\mathrm{a}_{1}=\square \\
\mathrm{k}_{1, \mathrm{k}}=\square
\end{array}
\]

Для САУ с заданной структурой определите параметры передаточной функции:
\[
k, a_{3}, a_{2}, a_{1}-?
\]

Затем определите коэффициент передачи \( \mathrm{k}_{1, \mathrm{kp}} \), соответствующий границе устойчивости.
\[
\begin{array}{l}
T_{1}=0,452 c \\
T_{2}=0,29 c \\
T_{3}=0,248 \mathrm{c} \\
k_{1}=0,84
\end{array}
\]
\( W(p)=\frac{k}{a_{3} p^{3}+a_{2} p^{2}+a_{1} p+1} \)
Мено
Назад
Далее \( \Rightarrow \)
Калькулятор

Верно ли утверждение, что использование технологии с децентрализованной структурой эффективно при автоматизации технологически не зависимых объектов управления по материальным, энергетическим, информационным и другим ресурсам

Задача:
Спроектируйте систему автоматического управления (САУ) для поддержания заданной температуры в помещении с использованием микроконтроллера Arduino и датчиков температуры (например, DHT11). Система должна поддерживать температуру в диапазоне от +20°C до +25°C с точностью ±0.5°C. Если температура выходит за пределы допустимого диапазона, система должна включать нагреватель/вентилятор через реле.

Требования к системе:
1. Используйте датчик температуры DHT11 для измерения текущей температуры.
2. Реализуйте алгоритм ПИД-регулятора (пропорциональный-интегральный-дифференциальный регулятор) для управления температурой.
3. Визуализация текущих значений температуры и состояния системы должна осуществляться на LCD-дисплее.
4. Добавьте возможность ручной настройки целевой температуры через кнопки или энкодер.
5. Обеспечьте защиту от перегрева — если температура превысит +30°C, система должна автоматически отключаться.
6. Реализуйте интерфейс взаимодействия с системой через Bluetooth-модуль HC-05 для удалённого мониторинга и управления.
7. Напишите программу на языке C/C++ для Arduino.
8. Разработайте схему подключения всех компонентов и предоставьте принципиальную электрическую схему.
9. Проведите тестирование системы и представьте результаты.

Создать скрипт LSP для AUTOCAD: разделить замкнутый контур на несколько равных участков по площади, с отображением площадей.

Задача 1. Схема управления насосной установкой состоит из автоматического выключателя, магнитного пускателя, кнопочной станции, датчиков максимального и минимального уровня воды. В качестве электроприводного двигателя использован односкоростной асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором.

Изобразить электрическую принципиальную схему управления электроприводом насосной установки.

Выполни задачу и сделай код для TINKERCAD


РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ УЛЬТРАЗВУКОВОГО ДАТЧИКА РАССТОЯНИЯ С ВИЗУАЛЬНЫМ И ЗВУКОВЫМ ОПОВЕЩЕНИЕМ

Вам необходимо разработать систему, которая будет измерять расстояние до объекта с помощью ультразвукового датчика и отображать это расстояние на LCD-экране. Кроме того, система должна сигнализировать о расстоянии с помощью светодиодов и звукового сигнала.

Условия:

1. Измерение расстояния:
- Используйте ультразвуковой датчик, подключенный к Arduino, для измерения расстояния до ближайшего объекта.
- Расстояние должно отображаться на LCD-экране в сантиметрах.

2. Световая индикация:
- При расстоянии более 250 см:
- Все светодиоды (красный, желтый, зеленый) должны быть выключены.
- При расстоянии от 120 см до 250 см:
- Включите зеленый светодиод.
- Красный и желтый светодиоды должны быть выключены.
- При расстоянии от 70 см до 120 см:
- Включите желтый и зеленый светодиоды.
- Красный светодиод должен быть выключен.
- При расстоянии менее или равном 70 см:
- Включите красный, желтый и зеленый светодиоды.
- Сигнализируйте звуковым сигналом с частотой 500 Гц (с помощью пищалки) и миганием красного светодиода.

3. Отображение данных:
- На LCD-экране должно отображаться текущее измеренное расстояние в сантиметрах.
- Обновление данных на экране должно происходить каждые 300 мс.

4. Составные части:
- Используйте следующие компоненты:
- Ультразвуковой датчик (HC-SR04).
- LCD-экран (например, 16x2).
- 3 светодиода (красный, желтый, зеленый).
- Пищалка (buzzer).
- Arduino или совместимая плата.

На испытание поставлено    элементов.  Число отказов фиксировалось в каждом интервале времени испытаний    часов.  Требуется определить вероятность безотказной работы, частоту отказов и интенсивность отказов в функции времени, построить графики этих функций и найти среднюю наработку до отказа. Исходные данные приведены в таблице: 

Укажите правильные варианты ответов.

1. Управлением называется

1) формирование управляющих воздействий, обеспечивающих требуемый режим работы ОУ

2)  регулирование, осуществляемое без непосредственного участия человека

3)  воздействие, подаваемое на вход системы или устройства

4)  воздействие, выдаваемое на выходе системы или устройства

5) воздействие внешней среды на систему 

2. Датчиком называется прибор.....

1) показывающий какую-либо физическую величину.

2) регистрирующий какую-либо физическую величину.

3) преобразующий измеряемую физическую величину в вид, удобный для дальнейшей передачи и использования.

4) относящийся только к средствам ручного или лабораторного измерения.

5) нет правильного ответа

1. Для заданного варианта конструкции ТО определить ГПФ и используемые для ее выполнения ФТЭ, ФПД и ФО, выполняемые основными, а также вспомогательными и дополнительными компонентами устройства. Определить виды связей между компонентами ТО. Составить таблицу анализа функций элементов ТО. Построить КФС. Построить направленный граф КФС.

                                                           Рисунок 1

Описание насоса поршневого:

Коленчатый вал насоса представляет собой узел, состоящий из двух цапф  2, 3 и щек с противовесами 4, 5,  соединенных между  собой осью 6. Цапфы 2, 3  запрессованы в отверстия щек 4, 5  с  гарантированный натягом и вращаются  в  подшипниках  качения  27,  28,  установленных  в  корпусах  7,  8.  На  этих 

корпусах  закреплена  при  помощи шпилек  30 и  гаек  31  головка цилиндра  I  в  сборе  с клапанами. Не оси 6 установлен шатун 9, который соединен с поршнем 10 при помощи кольца 11. 

От электродвигателя и редуктора  (на чертеже не показаны) при помощи цепной передачи  через  звездочку  12  коленчатому  валу  сообщается  вращательное  движение. При этом поршень 10 совершает возвратно-поступательное движение в головке цилиндра 1. Для привода масляной помпы (на чертеже не показана) на цапфе 4 предусмотрена шестерня 13.

Таблица 1

2. По заданной упрощенной функциональной схеме автоматизации построить полную схему и дать ее описание, выбрать средства автоматизации с учетом указанных технологических параметров. 

Т = 40°С, Dу = 100 мм, МПа,  Р_min = 0,75 КПа. F = 120 м³/ч,   Р = 10 КПа

 ΔР – перепад давления на сужающем устройстве,

D_у – диаметр трубопровода для подбора клапанов и диафрагм,

Произвести определение фактических оборотов шпинделя станка.

Дано: Вариант №9: Токарно-винторезный станок модели 16К20Т1;

количество ступеней m=24.

Произвести расчёт параметров настройки вертикально-фрезерного станка на фрезерование модульной рейки.

Дано: Вариант №9: m=5,5 мм; t_c=8,5.

Произвести расчёт наладки делительной головки на дифференциальное деление при нарезании зубчатого модульного колеса методом копирования

Дано: Вариант №9: m=5; Z=113.

Произвести расчёт наладки делительной головки на простое деление при нарезании зубчатого модульного колеса методом копирования.

Дано: Вариант №9: m=14; Z=50.

Функциональная схема исследуемой АС приведена на рисунке 1.

Рис. 1. Функциональная схема АС

По заданной функциональной схеме АС в соответствии с вариантом задания построить структурную схему АС с ПИД-регулятором.

Для АС с ПИД – регулятором в соответствии с вариантом задания выполнить, используя Octave:

1. Получить передаточную функцию разомкнутой АС.

2. Получить передаточную функцию замкнутой АС.

3. Построить график переходной функции.

4. Построить график весовой функции.

5. Вычислить показатели качества АС: время регулирования, величину перерегулирования.
6. Оптимизировать значения параметров настройки регулятора и коэффициента усиления корректирующего устройства с помощью команды Octave fmincon, используя в качестве критерия оптимальности время регулирования АС.

Для АС с оптимизированным в п. 6 ПИД-регулятором:

7. Вычислить показатели качества АС: время регулирования, величину перерегулирования.

8. Построить графики переходной функции для системы с оптимальным регулятором и переходной функции с исходными значениями параметров регулятора в одном поле.

9. Построить график весовой функции для системы с оптимальным регулятором.

10. Провести сравнительный анализ качества исходной АС и АС с оптимальным ПИД-регулятором.

 ВАРИАНТ № 2

Передаточные функции элементов АС

где:

k_зу– коэффициент усиления задающего устройства;

k_r1 – коэффициент усиления П-регулятора;

k_r2 – коэффициент усиления И-регулятора;

k_r3 – коэффициент усиления Д-регулятора;

T_r – постоянная времени Д-регулятора;

k_у– коэффициент усиления усилительного устройства;

T_иу – постоянная времени исполнительного устройства;

k_ос– коэффициент усиления корректирующего устройства (ЖОС);

T_и – постоянная времени корректирующего устройства (ИОС);

k_ч– коэффициент усиления чувствительного элемента (датчика);

T_ч – постоянная времени чувствительного элемента (датчика);

k₀ – коэффициент усиления объекта управления;

T₀ – постоянная времени объекта управления;

- коэффициент демпфирования;

b₁, b₀ – постоянные коэффициенты.

Исходные данные для расчетов.

Выбрать параметры последовательных корректирующих устройств.

1. По заданным параметрам неизменяемой части САУ (звенья 1, 2, 3 на рис. 3.1) определить параметры корректирующих устройств исходя из условий:

а) устойчивости системы (обеспечить запас устойчивости по фазе в пределах 40…60 градусов);

б) минимального времени регулирования при отработке ступенчатого задающего воздействия g(t);

в) наибольшего ослабления возмущающего воздействия f(t).

В качестве последовательных корректирующих устройств применить следующие типовые звенья:
− пропорциональное;
− интегрирующее;
− изодромное;
− реальное-форсирующее (k>1, k<1).

2. Рассчитать и построить точные переходные характеристики относительно задающего g(t) и возмущающего f(t) воздействий для всех перечисленных корректирующих устройств с предварительно выбранными параметрами.

3. Дать сравнительную оценку эффективности различных корректирующих устройств последовательного типа.

Для сравнительной оценки необходимо выбрать параметры корректирующих устройств таким образом, чтобы получить приблизительно
одинаковые запасы устойчивости по фазе.

4. Построить статические характеристики.

Рисунок – Структурная схема системы

Раскрыть тему: Особенности монтажа системы автоматизации изготовления асфальтобетонной смеси.

Определить ВБР (вероятность безотказной работы) подшипника качения в заданных условиях эксплуатации. Коэффициенты вариации динамической грузоподъемности и динамической нагрузки V_c и V_p  при решении задачи принять равными  для шариковых подшипников V_c =0,27 ;  V_p =0,12. Исходные данные для расчета представлены в таблице