Задачи, решаемые с использованием статических и динамических характеристик

Задачи, решаемые с использованием статических характеристик:

1. Выбор средства измерения (тип и пределы измерения),

2. Выбор и расчет исполнительного устройства,

3. Определение чувствительности информационных каналов

S₁ и S₂

4. Выбор канала управления (при наличии нескольких вариантов, выбирают канал с максимальной чувствительностью).

Задачи, решаемые с использованием динамических характеристик:

1. Оценка устойчивости объекта,

2. Выбор канала управления с учетом динамических свойств объекта,

3. Выбор структуры системы управления (одноконтурная, многоконтурная),

4. Выбор типа автоматического регулятора (АР),

5. Определение параметров настройки АР.

5. Самовыравнивание как свойство объектов регулирования

Самовыравнивание объекта характеризует его устойчивость. Самовыравниванием называют свойство устойчивого объекта самостоятельно устанавливаться в равновесное состояние после изменения своей входной величины.

Степень самовыравнивания. Ее влияние на вид динамической характеристики объекта

Количественно самовыравнивание объектов определяют по величине степени самовыравнивания ρ, под которой понимают отношение изменения входной величины объекта z к изменению выходной величины по достижении объектом равновесного состояния x_∞

ρ = Δz / Δx_∞

Чем больше степень самовыравнивания, тем меньше отклонение выходной величины от первоначального положения.

Устойчивый ОР ρ>0,

Нейтральный ОР ρ=0,

Неустойчивый ОР ρ<0

Устойчивые и нейтральные объекты

Самовыравнивание является динамическим свойством и выражается в том, что при ступенчатом изменении входной величины объекта скорость изменения его выходной величины под действием внутренней отрицательной обратной связи постепенно уменьшается до нуля. Выходная величина объекта достигает при этом нового равновесного состояния. Такие объекты устойчивы (рис.II-4).

Если обратная связь в объекте отсутствует, то его выходная величина изменяется с постоянной скоростью. Такой объект нейтрален.

6. Емкость как свойство ор и характеристика инерционных свойств ор

Емкость объекта является свойством, присущим всем динамическим объектам. Она характеризует их инерционность – степень влияния входной величины на скорость изменения выходной. Даже ступенчатое изменение входной величины объекта приводит к изменению выходной величины с конечной скоростью. Под емкостью понимают такое изменение входной величины, которое приводит к изменению его выходной величины на единицу за единичный отрезок времени

с = Δz / (dx / dt).

Чем больше емкость, тем меньше скорость изменения выходной величины объекта, и наоборот.

Время разгона

Время разгона – время, в течение которого выходная величина объекта, изменяясь с постоянной скоростью, достигает значения входной величины.

Влияние емкости на вид динамической характеристики ор Одно-, двух- и многоемкостные объекты

Одноемкостный объект состоит из одного сопротивления стоку (расходу) вещества или энергии и одной емкости. К одноемкостным объектам относятся резервуары и аппараты, в которых регулируется уровень жидкости; аппараты, в которых регулируется давление газа или пара; теплообменники смесительного типа с непосредственным контактом теплоносителя и нагреваемого (или охлаждаемого) вещества; участки трубопроводов, на которых регулируется давление или расход, и др.

М ногоемкостные объекты состоят из двух или более емкостей, последовательно соединенных и разделенных сопротивлениями. Большинство промышленных объектов (ректификационные и абсорбционные колонны, теплообменники, сложные гидравлические системы и др.) являются многоемкостными объектами.

На рис.4.5 приведены примеры одноемкостных и многоемкостных объектов.

В теплообменнике смешения (рис.4.5, а) температура воды t_вых регулируется изменением подачи водяного пара F_п. Теплообменник смешения – одноемкостный объект. Здесь емкостью является общая теплоемкость жидкости в теплообменнике, а сопротивление потоку теплоты, уносимой из теплообменника нагретой водой, зависит от гидравлического сопротивления трубы на выходе.

Кожухотрубный теплообменник (рис.4.5, б), где по трубам протекает вода, а в межтрубном пространстве – пар, является двухъемкостным объектом. Этот объект обладает следующими тепловыми емкостями: пар в межтрубном пространстве, жидкость в трубах. Сопротивлением здесь является термическое сопротивление металла труб и трубчатых решеток.

Многоемкостным объектом является, например, ректификационная колонна (рис.4.5, в). Так, для ректификационной колонны с ситчатыми тарелками число ее емкостей определяется числом тарелок, а сопротивлениями будут являться сопротивления переливных труб для перетока жидкости с тарелки на тарелку.