Взаимосвязанные системы регулирования. Системы связного регулирования. Автономные аср.
Объекты с несколькими входами и выходами, взаимно связанными между собой, называют многосвязными объектами.
Существует два различных подхода к автоматизации многосвязных объектов: несвязанное регулирование отдельных координат с помощью одноконтурных АСР; связанное регулирование с применением многоконтурных систем, в которых внутренние перекрестные связи объекта компенсируются внешними динамическими связями между отдельными контурами регулирования.
Связанные системы регулирования включают кроме основных регуляторов дополнительные динамические компенсаторы. Расчет и наладка таких систем гораздо сложнее, чем одноконтурных АСР.
Системы связанного регулирования. Автономные АСР. Основой построения систем связанного регулирования является принцип автономности. Означает взаимную независимость выходных координат при работе двух замкнутых систем регулирования.
Условие автономности складывается из 2 условий инвариантности: инвариантности первого выхода по отношению к сигналу второго регулятора и инвариантности второго выхода по отношению к сигналу первого регулятора Хр1:
При этом сигнал Xpi можно рассматривать как возмущение для У 2, а сигнал Xps — как возмущение для у1. Тогда перекрестные каналы играют роль каналов возмущения. Для компенсации этих возмущений в систему регулирования вводят динамические устройства с передаточными функциями Ru(p) и К'д(р), сигналы от которых поступают на соответствующие каналы регулирования или на входы регуляторов.
По аналогии с инвариантными АСР передаточные функции компенсаторов Ri2(p) и Rsi(p), определяемые из условия автономности, будут зависеть от передаточных функций прямых и перекрестных каналов объекта и в соответствии с выражениями и будут равны:
Для построения автономных систем регулирования важную роль играет физическая реализуемость и техническая реализация приближенной автономности.
Условие приближенной автономности записывается для реальных компенсаторов с учетом рабочих частот соответствующих регуляторов:
В химической технологии одним из самых сложных многосвязных объектов является процесс ректификации. Даже в простейших случаях — при разделении бинарных смесей в ректификационной колонне можно выделить несколько взаимосвязанных координат
. Особенности регулирования систем поддержания температуры.
Температура является показателем термодинамического состояния системы и используется вых. координата при регулировании тепловых процессов.
Динамические характеристики объектов в системах регулирования температуры зависят от физико-хим. параметров процесса и конструкции аппарата. Поэтому общие рекомендации по выбору АСР температуры сформулировать невозможно, и требуется анализ каждого конкретного процесса.
К общим особенностям АСР температуры относятся: значительную инерционность тепловых процессов и промышленных датчиков температуры. Поэтому одна из основных задач при проектировании АСР температуры – уменьшение инерционности датчиков.
Основными направлениями уменьшения инерционности датчиков температуры являются:
Повышение коэффициентов теплоотдачи от среды к чехлу в результате правильного выбора места установки датчика; при этом скорость движения среды должна быть максимальной; при прочих равных условиях более предпочтительнее установка термометров в жидкой фазе (по сравнению с газообразной), в конденсирующем паре (по сравнению с конденсатом).
Уменьшение теплового сопротивления и тепловой емкости защитного чехла в результате выбора его материала и толщины.
Уменьшение постоянной времени воздушной прослойки за счет применения наполнителей (жидкости, металлической стружки); у термоэлектрических преобразователей (термопар) рабочий спай припаивается к защитному чехлу;
Выбор типа первичного преобразователя, например, при выборе термометра сопротивления, термопары или манометрического термометра необходимо учитывать, что наименьшей инерционностью обладает термопара в малоинерционном исполнении, наибольшей - манометрический термометр.