2 Функциональная схема регулирования

Рисунок 1 –Функциональная схема

3 Описание функциональной схемы и системы регулирования

Функциональная схема является основным техническим документом, определяющим структуру узлов контроля и регулирования технологического процесса и оснащения объекта управления приборами и средствами автоматизации. Задачи автоматизации объекта решается наиболее эффективно тогда, когда она разрабатывается в непосредственной связи с разработкой технологического процесса.

При разработке функциональных схем автоматизации объекта либо процесса необходимо учесть следующие вопросы:

- получение первичной информации о состоянии технического процесса и оборудования;

- непосредственное воздействие на технологический процесс для управления им;

- стабилизация технологических параметров процесса;

- контроль и регистрация технических параметров, процессов и состояния технологического оборудования.

В соответствии с методическими указаниями по объёму оснащения КИП и А, функциональная схема теплотехнического контроля оснащена следующими контрольно-измерительными приборами:

TT

- первичный измерительный преобразователь для измерения температуры, установленный по месту;

PT

- первичный измерительный преобразователь для измерения давления, установленный по месту;

FT

- прибор для измерения расхода, бесшкальный, с дистанционный передачей показаний, установленный по месту;

-

PIR

прибор для измерения давления, показывающий, установленный на щите;

TIR

- показывающий прибор для измерения температуры, установленный на щите;

FIR

- показывающий прибор для измерения уровня, установленный на щите;

Описание системы регулирования:

4 Описание закона регулирования

ПИ-регулятор

График 1- изменения входной величины.

ПИ-регулятор является одним из наиболее универсальных регуляторов. Фактически ПИ-регулятор – это П-регулятор с дополнительной интегральной составляющей. И-составляющая, дополняющая алгоритм, в первую очередь нужна для устранения статической ошибки, которая характерна для пропорционального регулятора. По сути, интегральная часть является накопительной, и таким образом позволяет осуществить то, что ПИ-регулятор учитывает в данный момент времени предыдущую историю изменения входной величины. Если добавить к алгоритму дифференциальную составляющую — он трансформируется в ПИД-закон регулирования.

ПИ-регулятор. Формула выходного сигнала:

U(t) – выходной сигнал

P – пропорциональная часть

I – интегральная часть

K – коэффициент пропорциональности

Tи – постоянная интегрирования (время изодрома).

ε(t) – сигнал рассогласования, разница между сигналом обратной связи и заданием (может быть заменен другими сигналами, в зависимости от структурной схемы системы, но суть та же.)

ПИ-регулятор. Передаточная функция :

W(p)= K(1+1/Tи*s) или W(p)= K+1/Tи*s

Из формулы видно, что п-составляющая складывается с накопленной и-составляющей за время t. Фактически, ПИ-регулятор «учится» на предыдущем опыте. Если система не испытывает внешних возмущений – регулируемая величина стабилизируется на заданном значении: П-составляющая будет равняться 0, а интегральная составляющая полностью обеспечит выходной сигнал.

ПИ-регулятор можно получить типовым соединением звеньев – параллельным. Составим в MatLab схему из двух параллельно соединенных звеньев – к и 1/Ти. Дадим запаздывание в 1 секунду, чтобы увидеть выход в начальный момент времени.

Схема 1- двух параллельно соединенных звеньев.

К=1, Ти=10.

Рассмотрим переходную характеристику ПИ-регулятора. Переходная характеристика – реакция на единичное ступенчатое возмущение. Смоделируем в среде MatLab несколько переходных процессов для различных ситуаций.

ПИ-регулятор. H(t).

График 2- переходной характеристики ПИ-регулятора.

С графика видно, что переходная характеристика ПИ-регулятора состоит из сложенных пропорциональной и интегральной. Чем больше к, тем больше будет пропорциональный заброс на графике.

Достоинства ПИ-закона:

1. Отсутствие статической ошибки регулирования благодаря наличию И-составляющей.

2. Динамическая ошибка меньше по сравнению с И-регулятором.

3. Обеспечивает хорошее качество регулирования для широкого диапазона объектов включая объекты без самовыравнивания (благодаря П-состовляющей).

4. Обеспечивает хорошую устойчивость качества регулирования из-за пологости заданного запаса устойчивости в координатах параметров динамической настройки регулятора

Недостатки ПИ – регулятора:

1. Два параметра настройки Кр и Ти и следовательно сложность настройки(по сравнению с П- и И-регуляторами).

2. Качество регулирования хуже, чем у ПИД-регулятора.

3. Введение И-состовляющей в замкнутой САР приводит к отстованию по фазе на 900, что приближает график КЧХ к опасной точке с координатами (-1;0).