Методы расчета параметров настройки регуляторов.
К методом расчета параметров настройки регуляторов можно отнести:
1) Расчет параметров настроек регулятора методом незатухающих колебаний:
Система выводится на грань устойчивости, когда появляются автоколебания определяем П1кр, П2=П3=0,также определяем wкр-частоту колебаний затем рассчитываем настроечные параметры по формулам
для ПИ Кр=0,45П1кр, Ти=0,08П1кр*wкр.
для ПИД Кр=0,6П1кр, Ти=0,2 П1кр*wкр, Тд=0,468П1кр/wкр.
Эти параметры обеспечивают переходной процесс с мин.динамической ошибкой с интенсивностью затухания ψ=0,9
2) Расчет параметров настройки регулятора методом расширенных АФХ
Под оптимальной настройками в данном методе понимают настройки регулятора, обеспечивающий заданный степень колебательности заданного процесса регулирования при минимуме интегрального квадратного критерия 1 кв. В связи с этим расчет настроечных параметров регулятора распадается на 2 этапа: 1 – определение настроек обеспечивающий заданный запас устойчивости – заданную степень колебательности; 2- определение настроек, обеспечивающие качество регулирования оцениваемое по интегральному квадратичному критерию.
3) Формульный метод расчета параметров настройки регулятора
Основывается на расчете параметров настройки регулятора при помощи формул.
4) Метод настройки параметров регулятора опытным путем
Основывается на расчете при котором за один раз вносить изменения только одного параметра и после осуществлять наблюдения за поведением объекта для выяснения полученного эффекта. ПИ – регулятор
Тд=0
Делаем Ти=maх
Кр делаем в районе 1
Начинаем увеличивать Кр и следим за площадью под кривой
Кр меняем ступенчато. Фиксируем Кр, при котором tp=min.
При фиксированном Кр, уменьшаем Ти, т.е. увеличение интегральной составляющей. Фиксируем Ти, при которомmin время
Изменяем Кр, процедуру повторяем, пока изменение Кр или Ти не приведет к изменению I2
5) Расчет параметров настройки регулятора методом затухающих колебания при наличии шумов.
Применение этого метода позволяет настраивать регулятор без выведения системы на критические режимы работы. Для замкнутой системы с П-регулятором путем последовательного увеличения Кр добиваются переходного процесса отработки прямоугольного импульса по сигналу задания или возмущения с декрементом затухания Д=1/4. Далее определяется период этих колебаний Тк и значения постоянных интегрирования и дифференцирования регуляторов Tiи Td. Для ПИ-регулятора: Ti=Тк/6; Td=Tk/1.5 После установки вычисленных значений Tdи Tiна регуляторе необходимо экспериментально уточить величинуКр для получения декремента затухания Д=1/4. С этой целью производится дополнительная подстройка Кр для выбранного закона регулирования, что обычно приводит к уменьшению Кр на 20-30% . Аналогичный метод настройки используется в адаптивных регуляторах фирмы Фоксборо.
Регулирование при наличии шумов:
Наличие высокочастотных шумовых составляющих в измерительном сигнале приводит к случайным колебаниям исполнительного механизма системы, что, в свою очередь увеличивает дисперсию ошибки регулирования. В некоторых случаях сильные шумовые составляющие могут привести систему к неустойчивому режиму работы. В промышленных системах в измерительных цепях часто присутствуют шумы, связанные с частотой питающей сети. В связи с этим важной задачей являются правильная фильтрация измерительного сигнала, а так же выбор нужного алгоритма и параметров работы регулятора.
Главной задачей регулятора является компенсация низкочастотных возмущений с целью получения минимальной дисперсии ошибки регулирования, высокочастотные помехи должны быть отфильтрованы.
Для уменьшения влияния помех в практических условиях применяют два способа основанных на:
1) Уменьшения коэффициента усиления регулятора Кр, т.е. переход на интегральный закон регулирования, который малочувствителен к шуму.
Фильтрация измеряемого сигнала.
2)Классификация сар. Задачи и пути реализации сар в нефтяной и газовой промышленности
1. По назначению (по характеру изменения задания):
- стабилизирующая САР, это система, алгоритм функционирования которой содержит задание поддерживать регулируемую величину на постоянном значении (x = const); - программная САР, это система, алгоритм функционирования которой содержит задание изменять регулируемую величину в соответствии с заранее заданной функцией (x изменяется программно); - следящая САР, это система, алгоритм функционирования которой содержит задание изменять регулируемую величину в зависимости от заранее неизвестной величины на входе САР (x = var).
2. По количеству контуров: - одноконтурные - содержащие один контур, - многоконтурные - содержащие несколько контуров.
3. По числу регулируемых величин: - одномерные - системы с 1 регулируемой величиной, - многомерные - системы с несколькими регулируемыми величинами.
Многомерные САР в свою очередь подразделяются на системы: а) несвязанного регулирования, в которых регуляторы непосредственно не связаны и могут взаимодействовать только через общий для них объект управления;б) связанного регулирования, в которых регуляторы различных параметров одного и того же технологического процесса связаны между собой вне объекта регулирования.
4. По функциональному назначению: температуры;давления;расхода;уровня;напряжения
5. По характеру используемых для управления сигналов: непрерывные, дискретные (релейные, импульсные, цифровые).
6. По характеру математических соотношений:- линейные, для которых справедлив принцип суперпозиции; - нелинейные. Принцип суперпозиции (наложения): Если на вход объекта подается несколько входных воздействий, то реакция объекта на сумму входных воздействий равна сумме реакций объекта на каждое воздействие в отдельности.
7. По виду используемой для регулирования энергии:- пневматические,- гидравлические,- электрические,- механические и др.
8.
По принципу регулирования:
-
по отклонению;-
по возмущению;
- комбинированные – объединяют в себе
особенности предыдущих САР.
В
процессе регулирования регулятор
оказывает воздействие на объект только
в том случае, когда регулируемая величина
отклоняется от заданного значения
независимо от того, какие причины
вызывают это отклонение.
Положительной стороной является то, что возмущающее воздействие может быть устранено еще до появления рассогласования, Однако в таких системах регулятор обычно реагирует только на одно возмущение, и поэтому возникает необходимость иметь столько регуляторов на одном объекте, сколько возмущений действует на объект. Объекты регулирования подразделяют также на устойчивые и неустойчивые. Если после выхода из равновесного состояния вследствие возмущающих воздействий объект с течением времени возвращается в состояние равновесия, то его называют устойчивым. Если же в результате нарушения равновесного состояния объект не может вернуться к этому состоянию, то его называют неустойчивым. Способность объекта приходить в равновесное состояние без вмешательства регулятора называют самовыравниванием.
Прежде, чем перейти к рассмотрению аппаратных средств автоматизации, следует обратить внимание на особенности различных технологических процессов нефтегазовой отрасли. Именно эти особенности определяют архитектуру АСУТП и применяемые для ее реализации аппаратные средства автоматизации. Для технологических процессов добычи и транспорта нефти и газа характерна значительная рассредоточенность объектов по площадям (добывающие скважины, нагнетательные скважины, групповые замерные установки, кустовые насосные станции, линейные участки магистральных нефте-газо-продуктопроводов и т. д.). С другой стороны, многие технологические процессы сосредоточены на сравнительно небольших площадях. Это установки подготовки нефти, установки комплексной подготовки газа, компрессорные и насосные станции магистральных газо-нефтепроводов, дожимные насосные станции, все технологические процессы переработки нефти и газа, а также нефтехимические процессы и т. д. Очевидно, комплекс технических средств и организация каналов связи при автоматизации таких объектов различны.
Исходя из особенностей объектов автоматизации нефтегазовой отрасли, выдвигаются и соответствующие требования к архитектуре, а также аппаратным и программным средствам АСУТП. Для автоматизации непрерывных технологических процессов подготовки нефти и газа, заводских процессов переработки нефти и газа, а также нефтехимических процессов наиболее адаптированы DCS-системы. В таких системах все известные функции автоматизации распределены между различными аппаратными средствами системы управления. Каждый компонент системы узко специализирован и «занимается своим делом». Наиболее характерная черта управляющих процессоров DCS-систем - способность поддерживать от нескольких десятков до нескольких сот контуров ПИД-регулирования. Для рассредоточенных объектов, таких, как нефтяные и газовые промыслы, а также для объектов транспорта нефти и газа применяют SCADA-системы. Задачей таких систем является обеспечение автоматического дистанционного наблюдения и дискретного управления функциями большого количества распределенных устройств (часто находящихся на большом расстоянии друг от друга и от диспетчерского пункта). Количество возможных устройств, работающих под управлением систем диспетчерского контроля и управления, велико и может достигать нескольких сотен. Для этих систем наиболее характерной задачей является сбор и передача данных, которая реализуется дистанционно расположенными терминальными устройствами (RTU).