2.3. Класифікація аср по принципу регулювання

В основі побудови будь-якої АСР лежать певні принципи керування, які визначають, яким чином здійснюється ув’язка алгоритмів функціонування і керування з фактичним функціонуванням системи, з тими причинами, що викликали відхилення певного параметру технологічного процесу від заданого (необхідного) значення.

В сучасній техніці використовуються три фундаментальні принципи побудови систем управління: розімкненого управління, компенсації збурення (або по збуренню) та принцип зворотного зв’язку (або по відхиленню).

Суть принципу розімкненого управління полягає в тому, що алгоритм

керування виробляється тільки на основі заданого алгоритму функціонування і не контролюється іншими факторами – ні збуреннями, ні вихідними параметрами процесу. Загальна схема такої АСР наведена на рисунку 2.2.

Рис.2.2. Структурна схема розімкненої АСР

Схема має вигляд розімкненого ланцюга, в якому основна вхідна дія (сигнал від задавача) передається до ОР, як показано стрілками. Задавач Xзад задає алгоритм функціонування АСР. АР виконує регулювання надходження енергії чи продукту в ОР. На ОР діють збурення Zi. Близькість Xвих до необхідного значення Xзад забезпечується тільки конструкцією і підбором фізичних закономірностей, що діють в усіх ланках такої системи. Якщо необхідно здійснювати програмне управління, то застосовується програмний задавач, що послідовно змінює сигнал Xзад.

Елементи (ланки), що входять в склад розглянутої розімкненої АСР входять в склад будь-якої системи.

Недоліки такої АСР – вихідна регульована змінна не контролюється і вiд зміни збурень може суттєво відхилятись від заданого значення.

Принцип компенсації (керування по збуренню) використовується у

Рис. 2.3. Структурна схема АСР зі збурення Рис.2.4. АСР зі збурення

випадках, коли збурення, що діють на ОР настільки великі, що розімкнений ланцюг не забезпечує необхідної точності виконання алгоритму функціонування, тому для підвищення точності вимірюють дію основного збурення Zi і по результатам вимірювань вводять необхідні корективи в алгоритм, які компенсують збурення.

Під час регулювання зі збурення (рис. 2.3) АР одержує інформацію про основне збурення Z1, що виникло на вході ОР. Зі зміною Z1 регулятор формує регулюючу дію Ур на об’єкт. В таких АСР сигнал Ур з’являється практично в той же самий момент, що і зміна збурення Z1. Це є перевага такої системи.

Недоліком АСР зі збурення є те, що вона реагує тільки на одне основне збурення Z1, наприклад, зміну навантаження об’єкта, але не враховує дію інших збурень. Регульована змінна Хвих не контролюється і під дією інших збурень може відхилятись від заданого значення. АСР зі збурення теж називають розімкненими.

Приклад АСР безперервного регулювання зі збурення, яка призначена для регулювання рівня води в резервуарі, приведений на рис.2.4.

АСР складається із: первинного вимірювального перетворювача (ПВП) витрати FE -1.1.; регулятора рівня рідини LC - 1.2; виконавчого механізму 1.3 та регулювального органу - 1.4.

Якщо подача Qп рідини дорівнює витраті Qв, то регульована змінна

(рівень рідини) Н=const. При, наприклад, збільшенні витрати, збільшується

вихідний сигнал витратоміра FE, який діє на регулятор рівня LС (1.2) в сторону більшого відкривання дросельного клапану (1.4) за допомогою виконавчого механізму (1.3). При зменшенні витрати – відбувається зворотній ефект.

Принцип регулювання з відхилення

Під час регулювання з відхилення (рис. 2.5) регульована змінна Хвих порівнюється за допомогою елемента порівняння ЕП з заданим значенням Хзад. При появі відхилення ΔХ=Хзад-Хвих регулятор АР виробляє регулюючу дію Ур, яка поступаючи на об’єкт, ліквідує відхилення.

Рис. 2.5. Структурна схема АСР з відхилення Рис.2.6. АСР з відхилення

В таких системах регулювальна дія Ур не залежить від кількості збурень,

бо відхилення є наслідком дії їх всіх. АСР з відхилення – це замкнена система, так як сигнал із виходу об’єкта подається через елемент порівняння на вхід регулятора, а з виходу регулятора на вхід об’єкта. Така передача сигналу з виходу системи на її вхід здійснюється за допомогою негативного зворотного зв’язку. Якщо один із секторів суматора є затемненим, то це означає, що сигнал, який надходить в цей сектор, береться із знаком «-».

Принцип регулювання з відхилення (з використання зворотного зв’язку) є

більш точним, а до його недоліків відносять інерційність системи і необхідність прийняття спеціальних заходів для забезпечення її стійкої роботи. АСР з відхилення є найбільш поширеним при автоматизації технологічних процесів. Приклад АСР з відхилення приведений на рис.2.6.

Рис. 2.7. Структурна схема комбінованої АСР.

Якщо приток рідини в резервуар дорівнює витраті (Qnр = Qв), то рівень рідини Н=const. При збільшенні витрати, рівень рідини в резервуарі починає знижуватись і ПВП сигналізатора рівня LE (2.1) видає сигнал через регулятор рівня LC (2.2) на відкривання клапану (2.4) за допомогою регулювального органу (2.3). При чому клапан (2.4) буде відкритий доти, поки рівень Н не буде дорівнювати заданому значенню, яке визначає положення ПВП LE (2.1). Регульована змінна Н контролюється положенням сигналізатора рівня LE, який є одночасно елементом порівняння.

Використовуються АСР, які поєднують обидва принципи регулювання – це комбіновані АСР (рис.2.7), які дозволяють підвищити якість регулювання.