1.7Завдання регулювання в промислових системах керування
Питання розділу:
Основна термінологія теорії автоматичного регулювання
Питання аналізу об'єкта регулювання
Вибор регулятора.
У різних галузях промисловості виникає необхідність впровадження систем автоматичного керування, які, крім класичних завдань керування промисловими установками, повинні здійснювати регулювання технологічних процесів, що характеризується наявністю зворотного зв'язку по регульованій координаті.
Розрізняють 2 типи систем автоматичного керування зі зворотним зв'язком, а саме ті, що стежать, і ті, що стабілізують. Обидва види мають у своєму составі три основних елементи: пристрій, що задає, регулятор і об'єкт регулювання з датчиком, що фіксує стан регульованої координати.
Побудова таких систем регулювання в класичній теорії автоматичного керування ґрунтується на знанні моделі й параметрів об'єкта регулювання. Найчастіше, на практиці аналітична модель об'єкта регулювання є невідомою й тому застосовується експериментальне визначення параметрів наближеної моделі об'єкта.
Розглянемо питання аналізу об'єкта регулювання.
Об'єкт регулювання характеризується статичними й динамічними характеристиками. Статична характеристика – це залежність однієї фізичної величини від іншої без врахування часу. В об'єкті регулювання такою характеристикою є статичний коефіцієнт передачі Кs, див. Рисунок 1.7 .38. Він може бути визначений з діаграми побудованої за експериментальним даними залежності регульованої координати Х від керуючого впливу У. Для одержання цих даних на вхід об'єкта регулювання подають послідовно кілька керуючих впливів з робочого діапазону та вимірюють стале значення на виході об'єкта (для більшості реальних процесів воно буде існувати). Отримана в такий спосіб характеристика може бути різною.
Рисунок 1.7.38 – Формула розрахунку Кs та його графік
Для випадку 1 об'єкт регулювання є лінійним, а коефіцієнт передачі Кs - постійним. Тільки в цьому випадку може бути застосований один із класичних регуляторів теорії лінійних систем.
Для нелінійних об'єктів регулювання , якщо це можливо, варто використати лінеаризацію в робочій області в іншому випадку - інтелектуальні системи.
Для одержання динамічної характеристики об'єкта необхідно зняти реакцію регульованої координати на стрибок керуючого впливу на об'єкт, що називається перехідною функцією об'єкта.
Дані для побудови перехідної функції одержують експериментально, подавши стрибкоподібно на об'єкт сигнал з робочого діапазону вхідних впливів, реєструючи поведінку вихідної координати об'єкта за допомогою вольтметра й секундоміра або осцилографа.
Перехідна функція об'єкта несе інформацію про його важливі динамічні параметри, а саме:
Про коефіцієнт підсилення Кs
Велику постійну часу Тс
Постійну часу запізнювання Ту
Для знаходження цих параметрів застосовується графічний метод конструювання дотичної у крапці перегину, див. Рисунок 1.7 .39.
Рисунок 1.7.39 – Знаходження параметрів методом конструювання дотичної у крапці перегину
На підставі цих трьох динамічних параметрів об'єкт будь-якого порядку можна приблизно представити у вигляді моделі, що складається з ланки чистого запізнювання з постійною часу Ту й аперіодичної ланки з коефіцієнтом підсилення Кs і постійною часу Тс.
Досвід показує, що співвідношення Ту й Тс визначає ступінь регульованості об'єкта. При співвідношенні Ту до Тс менше 1/10 об'єкт добре регулюється. При співвідношенні до 1/5 - ще регулюється, а при співвідношенні більше 1/3 - погано регулюється.
Властивості об'єкта регулювання визначаються його технологічними й конструктивними особливостями, які неможливо змінити. Бажаних показників якості регулювання можна досягти тільки за рахунок правильного вибору типу регулятора і його настроювання.
Тепер перейдемо до питань вибору регуляторів.
Як уже було відзначено - завданнями будь-якого регулятора є:
відстеження керуючого впливу з бажаними показниками якості
компенсація впливів, що обурюють, з бажаними показниками якості
Регулятором формується керуючий вплив У на основі помилки регулювання Е, що є різницею сигналу завдання й сигналу зворотного зв'язку.
У промислових системах керування знаходять застосування наступні види регуляторів:
двох- та трипозиційний регулятор
різновиди пропорційно - інтегрально -диференційного
регулятора
Fuzzy - регулятор
За допомогою мікропроцесорних систем керування можуть бути реалізовані закони керування майже будь-якого виду. Золоте правило вибору виду регулятора говорить: «Регулятор, актуатор та об'єкт повинні підходити один одному».
Отже, у даному розділі курсу були розглянуті питання стосовно основної термінології теорії автоматичного регулювання, питання аналізу об'єкта регулювання, а також вибору регуляторів.