 |
|
ТА ТЕХНІЧНИХ ЗАСОБІВ САР
ХАРАКТЕРИСТИКИ ПРОЦЕСУ РЕГУЛЮВАННЯ
5.1. Принцип роботи САР
Роботу САР можна описати таким чином:
Поточне значення регульованої величини (Uт) визначається функціональною залежністю:
Uт = f (Х, S, Wор , Z) ; (1)
де Uт – поточне значення регульованої величини;
Х – значення вхідної величини САР;
S – поточне значення положення регулюючого органу;
Wор – передатна характеристика об'єкта регулювання;
Z – зовнішні впливи САР.
Як випливає з функціональної залежності (1), при внесенні збурюючого впливу Z, стабілізацію поточного значення регульованої величини Uт САР, можна здійснити відповідною зміною положення регулюючого органу S. При цьому, поточне значення положення регулюючого органу S визначається залежністю:
S = f (Wро, Wим, Uрв ) ; (2)
де S – поточне значення положення регулюючого органу;
Wро – передатна характеристика об'єкта регулювання;
Wим – передатна характеристика виконавчого механізму;
Uрв – керуючий вплив регулятора.
У свою чергу, керуючий вплив регулятора Uрв визначається рівнянням:
Uрв = (Uт –Uз) * Wр * Wд ; (3)
де Uрв – керуючий вплив регулятора;
Uт – поточне значення регульованої величини;
Uз – задане значення регульованої величини;
Wр – передатна характеристика регулятора;
Wд – передаточная характеристика датчика.
Приймаючи в рівняннях (1,2,3) параметри Х, Wор, Wро, Wім незмінними (const), поточне значення регульованої величини Uт можна прийняти, як функціонально залежне тільки від змінних: Uрв, Z:
Uт = f(Uрв, Z) ;
де Uрв – керуючий вплив регулятора;
Z – зовнішні впливи САР.
Таким чином, стабілізацію, поточного значення регульованої величини Uт САР, при внесенні збурюючого впливу Z, можна здійснити відповідною зміною керуючого впливу регулятора Uрв.
4.2. Характеристики процесу регулювання
4.2..1. Основні властивості об'єктів регулювання
За властивостями ОР поділяються на: статичні та астатичні.
Статичним-називається об'єкт регулювання в якому при внесенні обурливої дії, вихідна величина Y приймає, через певний проміжок часу, постійне значення.
Астатичним - називається об'єкт регулювання при внесенні обурливої дії в який, регулюємо величина Y, змінюється безперервно і не приходить до якого не будь встановленого значення.
4.2.2 Якісні характеристики процесу регулювання
До якісних характеристик процесу регулювання відносяться: статична помилка регулювання, динамічна помилка регулювання та час регулювання.
Статична помилка регулювання(Yс) – називається відхилення регулюємого параметру від заданого значення по закінченню часу перехідного процесу при внесенні в САР обурливої дії.
Динамічна помилка регулювання (Yд) – називається максимальне відхилення регулюємої величини від значення до перехідного процесу.
Час регулювання – називається час перехідного процесу САР.
4.2.3.Типові перехідні процеси регулювання
Види перехідних процесів:
· аперіодичний;
· загасаючий-коливальний зі значним пере регулюванням(20%);
· з мінімальним середньоквадратичним відхиленням.
Аперіодичним – називається перехідний процес,пере регулювання в якому дорівнює 0. Характеризується мінімальним часом регулювання та відсутністю коливання.
Загасаючий-коливальний зі значним пере регулюванням (20%) цей процес характеризується незначним коливанням та часом регулювання більше ніж при аперіодичному перехідному процесі.
Перехідний процес з мінімальним середньоквадратичним відхиленням характеризується невеликим відхиленням регулюємої величини та значним часом регулювання.
4.2.4. Типові закони регулювання
Законом регулювання називається диференційне рівняння яке описує характер змінення регульованого впливу Yрв при подачі на його вхід різних сигналівYт – Yз у відповідності з рівнянням:Yрв=(Yт-Yз)×Wр.
Позиційний (релейний) закон регулювання-називається закон регулювання який описується наступним рівнянням:
Ymax = 1 при Х>0
Ymin = 1 при Х<0
1. Вид релейного закона регулювання(однопозиційний)
2. Вид релейного закона регулювання(двухпозиційний)
3. Вид релейного закона регулювання(двухпозиційний)
Ymin = 1 при Х>N
Y1 = 0 при Х=0±N
Ymin = -1 при Х<-N
Пропорційний закон регулювання – називається закон регульований вплив при якому описується рівнянням:
Yрв = -Кр×Х,
де К- коефіцієнт передачі, Х- вхідний сигнал який дорівнює Хт-Хз.
Часто для даного закону вводиться поняття – зона регулювання,представляюче собою відсоткове значення яке описується рівнянням:
δ = 1/Кр×100%
Графічно перехідну характеристику роботи П - регулятора можливо відобразити наступним чином:
Інтегральним – називається закон регулювання реалізуючий регулюючий вплив який описується рівнянням:
Yрв(t) = -1/Ті×ʃх×dt ,
де Yрв - регулюючий вплив ; Ті – час інтегрування (час ізодрома).
Графічно перехідну характеристику роботи I - регулятора можливо відобразити наступним чином:
Часом інтегрування ізодрому Ті називається час потягом якого вихідний вплив регулятора реалізуючого І – закон регулювання за своєю величиною досягає значення вхідної величини обурливої дії.
Пропорційно – інтегральний - називається закон регулювання який описується рівнянням виду:
Yвр(t) = -(Кр×Х+1/Т×ʃх×dt) ,
де Кр – коефіцієнт передачі регулятора; Т – постійна часу.
Графічно перехідну характеристику роботи ПI - регулятора можливо відобразити наступним чином:
Особливостями закону є суміщення переваг П – закону регулювання(високу швидкодію) та І – закону(усунення статичної похибки
регулювання).
ПІД регулювання. Вихідна потужність дорівнює сумі трьох складлающих: пропорційної, інтегральної і диференціальної. Чим більше коефіцієнт пропорційності, тим менше вихідна потужність при одній і тій же помилку регулювання, чим більше постійна часу інтегрування, тим повільніше накопичується інтегральна складова, чим більше постійна часу диференціювання, тим сильніше реакція системи на возмущающее вплив. ПИД-регулятор застосовується в інерційних системах з відносно низьким рівнем перешкод вимірювального каналу. Гідністю ПІД регулятора є швидкий вихід на режим, точне утримання заданої температури і швидка реакція на збурювання впливу. Ручна настройка ПІД є вкрай складною, тому рекомендується использоватть функцію автоналаштування.
|
4.2.5. Стійкість САР
Стійкістю ОР називаються властивості САР приймати задане значення регулюємого параметру після внесення обурливої дії
Стійкість є дуже важливою характеристикою якості систем і пристроїв, застосовуваних у самих різних областях техніки. Умови стійкості формулюються у вигляді різних критеріїв стійкості, кожен з яких застосовують залежно від того, якими вихідними характеристиками і даними у своєму розпорядженні.
Для САР другого порядку – стійкість оцінювати по корінню характеристичного рівняння, 3-ого порядку - за критерієм Вішнеградского, 4-ого порядку за критерієм Гурвіца, 5-ого порядку за критерієм Михайлова.
Приклад стійкості САР
4.3. Технічні засоби САР
Об'єкт регулювання являє собою технологічний об'єкт автоматизації в якому регулюванню підлягає параметр (у), а вхідної величиною (параметром від якої залежить (у)), є (х).
По засобах датчика (Д) регулюючий параметр перетворюється на форму зручну для підключення до автоматичного регулятору (зазвичай електричний або пневматичний сигнал).
Сигнал пропорційний технічному значенню регулюючого параметра (у), подається на один із ходів регулятора (ут), на другий вхід автоматичного регулятора подається сигнал завдання (З), який зумовлює величину регулюючого параметра, яка повинна підтримувати САР.
У результаті роботи автоматичного регулятора формується регулюючий вплив (урв), тобто сигнал із засобів якого, проводиться зміна положення регулюючого органу з метою стабілізації регулюючого параметра (у).
Виконавчий механізм (ІМ) здійснює перетворення сигналу автоматичного регулятора (пневматичного, електричного або гідравлічного) в поступальний або обертовий рух.
Регулюючий орган (РО) призначений для впливу на вхідний параметр САР (х) з метою здійснювати його зміни (клапан, заслінка).