3. Понятие об объектах регулирования (ор)

О бъект регулирования – это часть технологического объекта управления, поведение которой характеризуется одной технологической величиной.

Цели изучения ОР:

1. Понять задачу оптимизации и регулирования объекта,

2. Выбрать (на входе) управляемые и (на выходе) управляющие величины,

3. Определить степени влияния входных величин на выходные – определить внутренние свойства объекта,

4. Выбрать канал управления.

ОР классифицируют:

1. По количеству выходных величин:

   • одномерные имеют одну выходную величину и описываются одним уравнением статики и одним уравнением динамики. Пример – резервуар для жидкости (рис.II-1), входными величинами которого являются приход F_пр и расход F_р жидкости, а выходной величиной – уровень жидкости L. Увеличение (уменьшение) F_пр или F_р вызывает изменение уровня L. Уравнение статики этого объекта L = f(F_пр, F_р) и уравнение его динамики L = f(F_пр, F_р, t).

• многомерные содержат по две, три и более выходных величины, число уравнений должно соответствовать числу выходных величин. Пример – непрерывно действующий экзотермический реактор идеального перемешивания. Схемы реактора и его динамических каналов приведены на рис.II-3. Реактор имеет пять входных величин: концентрация Q_н и температура Т_н реагентов на входе в реактор, расход реагентов в реактор F, а также тепло, отводимое из реактора системой охлаждения и определяемое расходом хладагента F_с и его температурой Т_с). Выходными величинами являются концентрация продуктов реакции Q и температура в реакторе Т. Для стабилизации температуры Т в реакторе изменяют расход хладагента F_с, а для обеспечения постоянства состава продуктов реакции Q – расход F реагентов, подаваемых в реактор. При этом изменение расхода хладагента F_с вызывает также изменение состава продуктов реакции Q, а колебание расхода исходных реагентов F приводит к изменению температуры Т реакционной массы в реакторе. Кроме того, выходные величины реактора (Q и Т) зависят от концентрации Q_н и температуры Т_н входного продукта, а также от температуры хладагента Т_с. Выходные величины такого реактора находят из уравнений динамики

Q = f₁(F, F_c, Q_н, Т_н, Т_с, t) T = f₂(F_c, F, Q_н, Т_н, Т_с, t)

Таким образом, обе выходные величины реактора испытывают влияние всех его входных величин. Прохождение сигналов по каждому каналу может быть выражено своим уравнением динамики или своей передаточной функцией.

Объекты с сосредоточенными и распределенными параметрами

Объекты с сосредоточенными параметрами. К ним относятся объекты, регулируемые величины которых имеют одно числовое значение в данный момент времени (уровень жидкости в аппарате, давление газа в газгольдере и др.). Например, резервуар для жидкостей, испаритель, химический реактор.

Объекты с распределенными параметрами. К ним относятся объекты, регулируемые величины которых (температура жидкости по длине теплообменника, концентрации компонентов по высоте ректификационной колонны и др.) имеют разные числовые значения в различных точках объекта в данный момент времени. Например, аппараты типа «труба в трубе», в которых осуществляется теплообмен между жидкостями, массообменные аппараты колонного типа (ректификационные колонны, экстракторы, абсорберы, десорберы), барабанные сушилки для сыпучих материалов, трубчатые реакторы для превращения вещества и др.