45. Інженерні методи вибору законів регулювання.

Закон регулювання регулятора вибирають з урахуванням особливостей об'єкта і заданих параметрів якості перехідного процесу. До якості регулювання кожного конкретного технологічного процесу, який має певні особливості, висуваються конкретні вимоги: забезпечення мінімального значення динамічної похибки регулювання або мінімального значення часу регулювання. Тому згідно з вимогами технології як заданий вибирають один із трьох типових перехідних процесів: граничний аперіодичний; із 20%-м перерегулюванням; із мінімальною квадратичною площею відхилення.

Реально закон регулювання регулятора визначається вимогами якості регулювання того чи іншого технологічного процесу. Якщо допустима межа відхилення технологічного параметра достатньо велика, то можна використовувати пропорційний закон регулювання. При цьому статична похибка не повинна перевищувати допустимої межі зміни регульованого параметра. Якщо допустимі відхилення цього параметра малі, то в закон регулювання необхідно вводити інтегруючу складову, тобто прийняти пропорційно-інтегральний закон регулювання. Щоб зменшити час перехідного процесу, у ПІ-закон регулювання вводять диференціальну складову.

Рекомендується вибирати орієнтовно закон регулювання за величиною відношення часу запізнення τ до сталої часу Т₀ об'єкта – τ /Т₀:

• позиційний регулятор τ /Т₀< 0,2;

• неперервний закон регулювання 0,2 < τ /Т₀ < 1;

• і мпульсне або багатоконтурне регулювання τ /Т₀ >1.

Параметри τ і Т₀ можна визначити як за кривою розгону, так і за математичним описом об’єкта. Крива розгону є експериментальною і найточніше характеризує регулювання по досліджуваному каналу. При математичному способі визначення відношення τ /Т₀ необхідно одержати математичну модель об’єкта регулювання, розрахувати час запізнення і знайти передаточну функцію еквівалентного об’єкта.

Рис. 5.2. Крива розгону об’єкта

46. Регулювання об’єктів із запізненням. Предиктор Сміта.

Предиктор Сміта - Модель об'єкта управління, яка дозволяє передбачити поведінку об'єкта з транспортною затримкою (наприклад, товщину листа металу на його виході з прокатного стану, коли товщина є керованою величиною). Модель складається з двох частин: з моделі затримки і динамічної моделі об'єкта без затримки. Якщо модель правильно ідентифікована, то з її допомогою можна передбачити вихідну змінну, вирішуючи рівняння моделі, тобто не чекаючи реакції об'єкта на керуючий вплив.

Розрахунок каскадних АСР передбачає запізнення настроювань регуляторів (основного та допоміжного) при заданих динамічних характеристиках об’єктів OP1 та OP2, а також виконавчого механізму, вимірювальних перетворювачів та інших засобів автоматизації.

47. Регулювання об’єктів із запізненням. Предиктивний ПІ-регулятор.

48. Регулювання об’єктів із запізненням. АСР з двома регулюючими впливами.

49. Каскадно-комбіновані АСР. Структурна схема.

50. Порядок розрахунку каскадно-комбінованої АСР.

51. Умови інваріантності комбінованої АСР.

Принцип інваріантності: відхилення вихідної координати системи регулювання від заданого значення має тотожно дорівнювати нулю в разі будь-яких задавальних або збурюючих впливів.

Розглянемо умови інваріантності розімкненої системи (рис.4.2.): Y(t) = 0.

Рис. 4.2. Структурна схема розімкненої АСР

Вважаємо, що u = cоnst, а збурюючий сигнал Z діє на вихідну координату Y двома шляхами – по каналах Z →Y або Z →X→ Y . В операторній формі рівняння для вихідного сигналу має вигляд:

Y(s) = Z(s)[W_z(s)+W₁(s)W₂(s)W₃(s)W₄(s)₅W_к(s)]=0 /4.1/

За наявності збурення Z(s)  0 умова інваріантності /4.1/ виконується, якщо:

W_z(s)+ W₁(s)W₂(s)W₃(s)W₄(s)W_к(s)=0

З /4.1/ можна знайти передаточну функцію, яку повинен мати компенсатор, щоб виконувалась умова інваріантності:

/4.2/

Таким чином, щоб забезпечити інваріантність системи регулювання відносно якого-небудь збурення необхідно встановити динамічний компенсатор, передаточна функція якого дорівнює відношенню передаточної функції об’єкта по каналу збурення до передаточної функції еквівалентного об’єкту, взятого з протилежним знаком.

Якщо компенсуючий сигнал надходить на вхід виконавчого механізму, то умова інваріантності набере вигляду

W_z(s)+W₂(s)W₃(s)W₄(s)W_к(s)=0 /4.3/

Одержимо умови інваріантності для комбінованої АСР, якщо компенсуючий сигнал надходить на вхід регулятора (див. рис. 4.1, а). У цьому разі передаточна функція комбінованої системи регулювання по каналу Z →Y набере вигляду:

/4.4/

Умова інваріантності комбінованої системи полягає в тому, що чисельник передаточної функції має дорівнювати нулю. Таким чином, у разі ввімкнення виходу компенсатора на вхід регулятора передаточна функція компенсатора, одержана з умови інваріантності, залежатиме від характеристик не лише об’єкта, а й регулятора.

Або

Рис. 4.1. Структурні схеми комбінованої АСР у разі подавання коректуючого сигналу на вхід: а – регулятора; б – виконавчого механізму; W_к – передаточна функція компенсатора

Умова інваріантності комбінованої системи полягає в тому, що чисельник передаточної функції має дорівнювати нулю. Таким чином, у разі ввімкнення виходу компенсатора на вхід регулятора передаточна функція компенсатора, одержана з умови інваріантності, залежатиме від характеристик не лише об’єкта, а й регулятора.