Принцип компенсации- характеристика, структурная схема. Пример сау, реализующий принцип компенсации
В случае, когда изменение состояния ОУ под действием одного или нескольких наиболее критических возмущений недопустимо, используют принцип управления по возмущению.
Сущность принципа: измеренное датчиком возмущение преобразуется в воздействие, подаваемое на УУ, которое формирует управляющее воздействие z(t) с учетом не только величины задающего воздействия x(t), но и величины возмущения f(t). В результате управляющее воздействие на ОУ компенсирует (предотвращает) влияния данного возмущения на управляемую величину y(t). Структурная схема САУ по возмущению
Принцип управления по возмущению ориентирован не на следствие, как принцип обратной связи, а на причину, нарушающее равновесие объекта управления, т.е. основное возмущающее воздействие, и преобразование его в управляющее воздействие.
(+) бόльшая оперативность по сравнению с системами управления по отклонению, т.к. возмущение может быть скомпенсировано до появления рассогласования между заданным и текущим значением управляемой величины.
(-)системы компенсируют влияние одного или нескольких заранее определенных возмущений и не могут предотвратить влияние на управляемую величину других возмущающих воздействий.
По отношению к неучтенным возмущениям, для которых не реализован контур компенсации, эти системы ведут себя как системы разомкнутого управления. По завершению переходного процесса, вызванного неучтенным возмущением, в системе будет иметь место статическая ошибка управления, т.е. конечное, установившееся значение управляемой величины yуст будет отличаться от заданного значения yзд
.
Р
ассмотрим
в качестве примера САУ температурой
нагрева воды в парожидкостном
кожухотрубчатом теплообменнике по
возмущению (Error: Reference source not found).
Входной поток технологической воды, характеризуемый величиной расхода на подаче в теплообменник F и входной температурой Твх, подается в теплообменник, где происходит его нагрев до заданной температуры паром. Поток пара, подаваемого в теплообменник характеризуется расходом Fп. В процессе теплопередачи пар конденсируется; конденсат полностью или частично отводится из теплообменника. Целью управления является обеспечение заданного постоянного значения температуры выходного потока воды Твых. За основное возмущение в рассматриваемой САУ (см. Error: Reference source not found) принято отклонение входного расхода нагреваемой воды от номинального значения расхода, на которое рассчитана работа теплообменника. Заметим, что при существенном падении этого расхода при неименном режиме работы вода внутри трубок теплообменника может закипеть, что приведет к резкому росту давления в выходном трубопроводе, что представляет серьезную аварийную опасность.
В САУ измерительная система в составе первичного измерительного преобразователя расхода 1 и вторичного нормирующего преобразователя с унифицированным выходом 2 осуществляет контроль возмущения. Унифицированный сигнал, соответствующий измеренному значению расхода Fизм поступает на регулятор 3. Регулятор вычисляет корректирующий сигнал управления для текущего значения нагрузки (расхода нагреваемой воды) и заданного значения температуры Тзд. Сформированное воздействие изменяет положение регулирующего клапана, изменяя тем самым расход пара Fп, подаваемого в теплообменник. В результате значение управляемой величины Твых не отклониться от заданного [16].
Заметим, что применение рассмотренной схемы оправдано только в случае жесткой стабилизации всех параметров, кроме F, т.е. гарантированное отсутствие возмущений по входной температуре нагреваемой воды и входному расходу греющего пара – эти параметры должны быть гарантированно постоянным. В противном случае, например, при изменении Твх, расход греющего пара изменяться системой не будет, так как в ней нет ни датчика контроля Твх, ни, соответственно, контура компенсации возмущений по Твх. В таком случае в системе, после завершения переходного процесса, будет иметь место статическая ошибка управления: Твых будет отличаться от заданного значения.