- •Измерения температуры
- •Термоэлектрические преобразователи стандартных градуировок
- •Платина
- •Измерения количества и расхода жидкости, газа и пара
- •Измерение уровней жидкостей.
- •Визуальные средства измерений уровня
- •Буйковые средства измерений уровня
- •Гидростатические средства измерений уровня
- •Электрические средства измерений уровня
- •Акустические средства измерений уровня
- •1. Основные понятия и определения тар
- •2. Классификация сар
- •1. По задающему воздействию
- •2. По возмущению
- •3. По отклонению с отрицательной обратной связью
- •4. Комбинированные
- •3. Типовые динамические звенья сар
- •4. Структурный анализ сар
- •5. Качественные показатели сар
- •6. Классификация объектов регулирования
- •7. Динамические свойства объектов регулирования
- •1) Объект описывается уравнением инерционного звена;
- •2) Объект описывается уравнением колебательного звена.
- •8. Автоматические регуляторы и законы регулирования
- •1. Пропорциональный регулятор
- •2. Пропорционально-дифференциальный регулятор
- •3. Интегральный регулятор
- •4. Пропорционально-интегральный регулятор
- •5. Пропорционально-интегрально-дифференциальный регулятор
- •6. Позиционный регулятор
- •9. Выбор регулятора в сар
4. Структурный анализ сар
Представление разнообразных элементов автоматики в виде ограниченного числа динамических звеньев позволяет оценивать поведение САР на основе анализа их структурных схем.
Структурной схемой САР называется схема, которая отражает число и тип динамических звеньев, характер связей между ними и служит для исследования динамических свойств системы.
В результате на основании передаточных функций отдельных динамических звеньев становится возможным определить передаточную функцию всей системы в целом. На структурной схеме типовое динамическое звено условно изображается в виде прямоугольника с указанием передаточной функции внутри него. Направления передачи сигналов обозначаются стрелками.
Соединяться между собой динамические звенья могут лишь тремя способами:
Последовательное соединение
W = W1 × W2 .
Рис. 1.8. Последовательное соединение звеньев
Параллельное соединение
W = W1 + W2
Рис. 1.9. Параллельное соединение звеньев
Соединение с обратной связью (встречно-параллельное)
Рис. 1.10. Встречно-параллельное соединение звеньев
Примечание. Знак "+" берется при встречно-параллельном соединении звеньев с отрицательной обратной связью, знак "–" берется при встречно-параллельном соединении звеньев с положительной обратной связью.
5. Качественные показатели сар
Требования, предъявляемые к САР можно разделить на четыре группы:
1. требования к запасу устойчивости системы;
2. требования к величине ошибок в установившемся состоянии, т.е. к статической точности регулирования;
3. требования к поведению системы в переходном процессе (условия качества регулирования);
4. требования к динамической точности системы, т.е. к величине ошибок при наличии непрерывно изменяющихся воздействий.
Устойчивость САР является необходимым условием работоспособности системы. При этом требование устойчивости должно удовлетворяться с некоторым запасом, таким образом, чтобы возможное изменение параметров САР в процессе работы не привели ее в неустойчивое состояние.
Статическая точность регулирования оценивается статической ошибкой – разностью между заданным значением и фактически установившимся значением регулируемого параметра по окончанию процесса регулирования:
Поведение САР в переходном процессе, вызванном типовым воздействием, характеризуется показателями качества регулирования:
Время регулирования (длительность переходного процесса) τПЕР – время, по прошествии которого рассогласование становится меньше 5% от заданного значения.
Рис. 1.11. Кривая переходного процесса и показатели качества регулирования.
2. Перерегулирование σ –
Допустимым считается перерегулирование до 50 %.
3. Число колебаний за время регулирования NРЕГ . Допустимым считается не более 3 колебаний.
6. Классификация объектов регулирования
Основными укрупненными элементами любой САР являются объект регулирования и автоматический регулятор.
Объектом регулирования называется технологический процесс вместе с техническим оборудованием, в котором он протекает.
Под объектами регулирования следует понимать технические аппараты, машины с протекающими в них процессами типа:
• производственные процессы переработки материальной продукции;
• энергетические процессы выработки, преобразования и передачи
энергии;
• транспортные процессы перемещения в пространстве материальной
продукции.
С позиций ТАР объект регулирования (далее объект) рассматривают
как динамическое звено с передаточной функцией WО .
Рис. 1.12. Объект регулирования как динамическое звено
Замечание. Объект регулирования представляет устройство, преобразующее по определенному закону свои входные сигналы в выходные, т.е. объект описывается определенным, как правило, дифференциальным уравнением вида: y = f(x).
При решении практических задач в ТАР различают следующие типы объектов:
1. Простые – описываются алгебраическими или дифференциальными уравнениями не выше II-го порядка, т.е. такие объекты являются типовыми динамическими звеньями.
2. Сложные – описываются дифференциальными уравнениями высоких порядков.
3. С сосредоточенными параметрами – регулируемая величина имеет одинаковое значение во всех точках технологического аппарата (например, давление газа в емкости) - описываются дифференциальными уравнениями с постоянными коэффициентами.
4. С распределенными параметрами – регулируемая величина в разных точках технологического аппарата имеет неодинаковые значения (например, температура в ректификационной колоне) – описываются дифференциальными уравнениями в частных производных.
Почти все промышленные объекты относятся к сложным объектам с распределенными или сосредоточенными параметрами. Однако, при решении практических задач, сложные объекты искусственно разделяют на систему из конечного числа простых объектов с одним регулируемым сосредоточенным параметром – регулируемые участки.
Замечание. Большинство таких регулируемых участков, не зависимо от природы протекающих в них процессов, описываются уравнением интегрирующего либо инерционного звена.
Разнообразие технического оборудования и технологических процессов, которые подвергаются автоматизации чрезвычайно велико. Изучение в отдельности всех этих многочисленных процессов и разнообразного оборудования, отличающихся по природе, конструкции, режиму работы и т.д. с целью нахождения для каждого регулируемого участка оптимальной схемы регулирования и регулятора – задача невыполнимая. В ТАР исследуют обобщенные свойства регулируемых участков:
• инерционность;
• запаздывание;
• устойчивость.
Замечание. Дифференциальное уравнение регулируемого участка отражает его физические свойства. Все участки, которые описываются аналогичными дифференциальными уравнениями, имеют аналогичные динамические и статические свойства, независимо от физической природы участка, процесса протекающего в нем, его входа и выхода.