|
|
Автоматические регуляторы и законы регулирования ⇐ ПредыдущаяСтр 4 из 4 Автоматическим регулятором называется техническое устройство, которое уменьшает или совсем ликвидирует отклонение регулируемого параметра от его заданного значения. В состав автоматического регулятора включают: • управляющий элемент – логическое устройство (или микропроцессор); • измерительное устройство – датчик; • исполнительный механизм – привод; • регулирующий орган – клапан, задвижка, шибер, и т.п. Создавать для управления разнообразными объектами свой регулятор – невозможно из экономических соображений. Конечно, в ряде случаев для труднорегулируемых объектов или когда требуется особое качество регулирования, например, для управления синхрофазотроном или стартовым комплексом космодрома, именно так и поступают. Однако, для массового промышленного применения используется небольшое количество законов регулирования, которые позволяют качественно управлять почти всеми промышленными объектами. При этом для каждого объекта достаточно подобрать параметры настройки регулятора для достижения требуемого качества регулирования.
С позиций ТАР автоматический регулятор (далее регулятор) рассматривают как динамическое звено с передаточной функцией WР.
Рис.1.20. Автоматический регулятор как динамическое звено Замечание. Автоматический регулятор представляет устройство, преобразующее по определенному закону свои входные сигналы в выходные, т.е. регулятор описывается определенным, как правило, дифференциальным уравнением вида: x = f( ε ). Говоря о законах регулирования, обычно регулирующий орган рассматривают как часть регулятора. Таким образом, под законом регулирования понимают зависимость регулирующего воздействия от входного сигнала регулятора – рассогласования. Наибольшее распространение в промышленности получили линейные регуляторы, в которых используются следующие основные законы регулирования:
Таблица 1.2. Типовые законы регулирования
Автоматические регуляторы, которые работают по одному из этих законов сокращенно обозначаются П-, ПД-, И-, ПИ- и ПИД-регуляторами. 1. Пропорциональный регулятор П-регулятор воздействует на регулирующий орган пропорционально отклонению регулируемого параметра от заданного значения. П-регулятор, обнаружив рассогласование, перемещает регулирующий орган быстро, но дискретно. Особенности регулятора: “+” – быстрое возникновение регулирующего воздействия; “–” – сохраняются остаточные отклонения, которые зависят от возмущающего воздействия и коэффициента передачи.
Применяется на объектах: • со средней емкостью; • небольшим запаздыванием; • при малых изменениях нагрузки. 2. Пропорционально-дифференциальный регулятор ПД-регулятор воздействует на регулирующий орган пропорционально отклонению регулируемого параметра от заданного значения и скорости его изменения. Д-звено, "предсказывает" возможное будущее отклонение регулируемого параметра по скорости его изменения и перемещает регулирующий орган, опережая отклонение. Применяется на объектах: • со средней емкостью; • большим запаздыванием; • при малых, но быстрых изменениях нагрузки. Пример 4. В момент времени t = 5 мин поступило задание на изменение темпера- туры в печи от Т1 = 400 0С до Т2 = 1000 0С.
Рис. 1.21. Кривые изменения действительной температуры в печи при использовании П- и ПД-регуляторов 3. Интегральный регулятор
И-регулятор воздействует на регулирующий орган пропорционально интегралу отклонению регулируемого параметра от заданного значения. И-регулятор, обнаружив рассогласование, плавно перемещает регулирующий орган, чтобы не проскочить заданное значение регулируемого параметра.
Особенности регулятора: “+” – отсутствие остаточных отклонений; “–” – замедленное возникновение регулирующего воздействия.
Применяется на объектах: • любой емкости с самовыравниванием; • небольшим запаздыванием; • при медленных изменениях нагрузки. 4. Пропорционально-интегральный регулятор ПИ-регулятор первоначально воздействует на регулирующий орган пропорционально отклонению регулируемого параметра от заданного значения, а затем воздействие на регулирующий орган становится пропорционально интегралу остаточного отклонению регулируемого параметра от заданного значения. П-звено, обнаружив рассогласование, быстро перемещает регулирующий орган, компенсируя значительную часть рассогласования. Затем И-звено постепенно приближает регулируемой параметр к заданному значению. Применяется на объектах: • любой емкости с самовыравниванием; • большим запаздыванием; • при медленных изменениях нагрузки. 5. Пропорционально-интегрально-дифференциальный регулятор ПИД-регулятор легко приспособить для автоматизации самых разнообразных технологических процессов путем простого изменения удельного веса П-, И- и Д- составляющих. ПИД-регулятор можно применять на объектах любой емкости, с любым запаздыванием, при любых изменениях входной нагрузки. Пример 5. В момент времени t = 5 мин поступило задание на изменение температуры в печи от Т1 = 400 0С до Т2 = 1000 0С.
Рис. 1.22. Кривые изменения действительной температуры в печи при использовании И-, ПИ- и ПИД-регуляторов 6. Позиционный регулятор Позиционный регулятор при возникновении отклонения регулируемого параметра от заданного значения воздействует на регулирующий орган, перемещая его в фиксированные положения. Позиционный регулятор при возникновении рассогласования скачком перемещает регулирующий орган из одной позиции в другую. Например, у двухпозиционного регулятора возможны две позиции регулирующего органа "включено-выключено х = х1 при ε > 0 “включено” х = 0 при ε =< 0 “выключено”
Особенности регулятора: “+” – простота; “–” – регулирование имеет периодический характер: регулируемый параметр колеблется около положения равновесия. Параметры кривой регулирования сильно зависят от свойств объекта.
Применяется на объектах, если не требуется высокое качество регулирования. Нельзя управлять сложными промышленными объектами, т.к. возни- кают ударные нагрузки на регулирующий орган и технические аппараты. Выбор регулятора в САР Реальные объекты всегда подвергаются в той или иной степени действию возмущений. При отсутствии регулятора возмущение отклоняет технологические параметры от оптимальных значений. Для объектов с самовыравниванием максимальное значение отклонения и продолжительность отклонения определяется, в первую очередь, величиной и временем действия возмущений, а также степенью самовыравнивания. Если осуществлять регулирование данного объекта, то можно уменьшить абсолютную величину отклонения и время, в течении которого отклонение будет продолжаться. Функционирование нейтральных и неустойчивых объектов, где отклонение с течением времени может стать сколь угодно большим, вообще невозможно без регулирования. Таким образом, включение регуляторов в одну систему с объектом позволяет получить желаемое качество процесса изменения регулируемого параметра. Объект регулирования, в отличие от остальных элементов САР, является заранее заданным элементом, свойства которого определяются его назначением в технологическом процессе и являются неизменяемыми. Проектирование САР при известных динамических свойствах объекта заключается в том, чтобы, на основании исследования уравнений системы, выбрать тип регулятора и определить значения его настроечных параметров, при которых обеспечивается требуемое качество регулирования технологического процесса. При отсутствии точных сведений о динамических свойствах проектируемого объекта выбор регулятора можно производить по аналогии с действующими объектами или же на основании о предполагаемых свойствах, учитывая критерии выбора регуляторов. По соотношению запаздывания (τ З) и постоянной времени объекта (τ О) можно выбрать тип регулятора: 1. Позиционные регуляторы применяют для регулирования объектов: • с небольшой емкостью (постоянной времени объекта); • с небольшим запаздыванием; • малых изменениях параметра. Критерий выбора регулятора:
2. Импульсные регуляторы применяют для регулирования объектов: • со средней емкостью; • небольшим запаздыванием; • медленных изменениях параметра. Критерий выбора регулятора:
1. Непрерывные регуляторы могут применяться во всех случаях.
  Что делать, если нет взаимности? А теперь спустимся с небес на землю. Приземлились? Продолжаем разговор...  Что вызывает тренды на фондовых и товарных рынках Объяснение теории грузового поезда Первые 17 лет моих рыночных исследований сводились к попыткам вычислить, когда этот...  Что способствует осуществлению желаний? Стопроцентная, непоколебимая уверенность в своем...  ЧТО ПРОИСХОДИТ, КОГДА МЫ ССОРИМСЯ Не понимая различий, существующих между мужчинами и женщинами, очень легко довести дело до ссоры... Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:
|
