2. Структурный и алгоритмический синтез несвязанной системы управления многомерным объектом

С труктурный синтез заключается в выборе структуры системы регулирования каждой выходной переменной. Выбираем одноконтурную замкнутую систему автоматической стабилизации по каждой входной переменной.

Рис.2.1. Функциональная структурная схема регулирования

- концентрация компонента В на входе с заданным значением

- оптимальная температура объекта с заданным значением на входе

– ошибка регулирования

- ошибка регулирования

- расход второго потока в реактор

- расход хладоагента

– подаваемые возмущения

– концентрация компонента А на выходе из аппарата

- концентрация компонента B на выходе из аппарата

- концентрация компонента C на выходе из аппарата

концентрация компонента D на выходе из аппарата

- оптимальная температура объекта на выходе из аппарата

– температура хладоагента на выходе из аппарата

Алгоритмический синтез заключается в разработке математической модели элементов, входящих в систему управления. В нашем случае математическая модель объекта представляет собой в форме нелинейных ОДУ.

Следовательно, необходимо выбрать какой-либо типовой закон регулирования. Учитывая динамические свойства объекта (отсутствие запаздывания) выбираем ПИ-закон регулирования.

ПИ-закон обладает следующими положительными свойствами:

• Обеспечивает минимальную статическую ошибку регулирования.

• Достаточно прост в настройке, т.к. настраиваются только два параметра, а именно коэффициент усиления Кр и постоянная времени интегрирования Ti. В таком регуляторе имеется возможность оптимизации величины отношения Кр/Тi→min, что обеспечивает управление с минимально возможной среднеквадратичной ошибкой регулирования.

• Малая чувствительность к шумам в канале измерения (в отличие от ПИД-регулятора)

₂ = K_P1 ( ₁ +

₁ = -

Преобразуем уравнение к удобному виду для моделирования на ЭВМ. Для этого уравнения для работы регулятора необходимо преобразовать в дифференциальную форму:

= K_P1 +

= K_P1 + ( -

= - K_P1 + ( -

Следовательно, второе уравнение имеет вид:

= - K_P2 + ( -

В программе необходимо к системе уравнений объекта добавить два уравнения для регуляторов.

Выражения для , берем из уравнения математической модели объекта управления.

3. Параметрический синтез системы управления

Параметрический синтез заключается в определении численных значений коэффициентов (параметров), входящих в уравнения модели объекта и регулятора.

Параметры настроек определяем методом моделирования процессов управления на ЭВМ. Уточняются настройки до тех пор, пока переходный процесс управления не будет отвечать заданным показателям качества и эффективности управления.

Параметрический синтез может быть осуществлен различными способами (Циглера-Никольса, методом расширенных частотных характеристик) настроек регулятора. Используем упрощенный метод настроек ПИ регулятора [1].

Передаточные функции по каналам регулирования имеют вид апериодического звена первого порядка [2].

Определим настройки регулятора, используя графики приведенные в литературе [1].