5.2 Оценка качества при возмущении по нагрузки (со стороны регулирующего органа)

Считается, что задание не меняется, а некоторые возмущения преобразуются к эквивалентному перемещению регулирующего органа.

Тема 6. Регуляторы прямого действия

1 – термобаллон;

2 – капилляр;

3 – сильфон;

4 – пружина;

5 – шток;

6 – клапан;

7 – исполнительное устройство.

При увеличении температуры внутреннего воздуха давление увеличивается и передается по капилляру на сильфон и в итоге происходит движение штока.

Регулятор давления после себя

1. Винт установки давления;

2. Пружина;

3. Диафрагма (мембрана);

4. Клапан.

Регулятор давления после себя

1 – поршневой манометр;

2 – поршень;

3 – шток;

4 – шибер;

5 – груз;

6 – пружина;

7 – рычаг.

Массой груза и его положением на рычаге задают заданное значение давления.

Тема 7. Двухпозиционные системы автоматического регулирования и переходные процессы в таких системах

Различают двухпозиционные и . У регулятора позиционное исполнительное устройство, которое может находиться только в двух состояниях. Например, контактор, который подключает электрическую систему отопления к сети электроснабжения или отключает от неё.

У регулятора исполнительным устройством является исполнительный механизм, который в первом положении движется в одну сторону с постоянной скоростью, а в другом положении движется в другую сторону с постоянной скоростью.

Характеристика двухпозиционного регулятора

∆ - ширина петли гистерезиса – параметр настройки регулятора

Рассмотрим работу системы автоматического регулирования температуры внутреннего воздуха здания с электрической системой отопления и двухпозиционным регулятором.

При натопе здания , тогда - контакты контактора замкнуты и на нагреватели системы отопления подается полное напряжение сети. Выделяется максимальная мощность.

, тогда как только контакты контактора размыкаются и нагреватели системы отопления отключаются от сети.

Из-за инерционности объекта температура внутреннего воздуха будет расти, а затем падать. На графике характеристики начинаем перемещаться слева на право.

Как только , вновь на нагреватель системы отопления будет подаваться полное напряжение сети.

Из-за инерционности, температура внутреннего воздуха будет продолжать уменьшаться, а затем начнет расти, так как на нагреватели системы отопления подается полное напряжение.

Если уменьшится ∆, то уменьшится амплитуда и период колебаний, а частота увеличится.

Если объект симметричен, то есть скорость нагрева и охлаждения одинаковы, то колебания устанавливаются вокруг заданного значения. Если объект несимметричный, то скорость натопа не равна скорости охлаждения, тогда колебания устанавливаются вокруг некоторого среднего значения, которое будет отличаться от заданного значения , то есть возникает статическая ошибка регулирования.

Тема 8. Трехпозиционный сар и переходные процессы на таких системах

Также различают трехпозиционные Р_п и Р_с регуляторы.

У Р_п регуляторов позиционное исполнительное устройство может находиться в одном из трех состояний:

1 позиция: на нагреватели системы отопления подается полное напряжение сети. Выделяется максимальная мощность.

2 позиция: на нагреватели системы отопления подается часть напряжения сети, говорят, что в этом случае выделяется средняя мощность.

3 позиция: нагреватели системы отопления отключаются от сети, выделяется мощность

У трехпозиционного Р_с регулятора в первой позиции исполнительный механизм перемещается в одну сторону с максимальной скоростью. Во второй позиции он останавливается и в третьей позиции он перемещается в другую сторону с постоянной скоростью.

Рассмотрим работу трехпозиционного САР температура внутреннего воздуха здания с электрической системой отопления.

Возможны 3 типа переходных процесса:

1 случай: Если U_ср равно мощности необходимой для поддержания t_в в некоторой зоне вблизи заданного значения t_в, то возникает неколебательный переходный процесс.

При натопе здания , тогда и в нагреватели системы отопления выделяется максимальная мощность.

Как только , тогда на нагреватели будет подаваться часть напряжения сети и никаких переключений в сети не будет.

Температура внутри зоны равна тому значению, при котором теплопотери здания будут в точности равны U_ср – мощности, выделяемой в средней позиции.

2. случай: Если U_ср меньше мощности необходимой для поддержания t_в в некоторой зоне вблизи заданного значения t_в. Эта зона имеет вид:

, тогда . На нагреватели системы отопления подается полное напряжение сети – выдлеяется максимальная мощность, поэтому t_в растет, а Δ t_в падает.

, тогда . На нагреватели системы отопления подается только часть напряжения сети – выделяется так называемая средняя мощность. По инерции некоторое время t_в продолжает расти, а затем, так как U_ср меньше мощности необходимой для поддержания t_в в некоторой зоне вблизи заданного значения t_в начнет уменьшаться, а Δ t_в расти.

Как только , . Возникает колебательный переходный процесс вблизи правой пели гестерезиса характеристики регулятора.

3. случай: Когда > мощности, необходимой для поддержания внутренней температуры в некоторой окрестности вблизи .

, тогда . На нагреватели системы отопления подается напряжение сети, поэтому выделяется максимальная мощность.

, - на нагреватели системы отопления подается только часть напряжения.

, , – нагреватель отключается. Возникает колебательный процесс вблизи левой петли гестерезиса регулятора.

Достоинства трехпозиционного регулятор:

1. Возможен неколебательный переходный процесс, когда достаточно для поддержания в некоторой окрестности вблизи .

2. При одном и том же объекте управления и при одинаковой максимальной мощности источника теплоты, амплитуда и частота колебаний получается меньше, чем при двухпозиционном регулировании.