Выбор структуры и параметров последовательных корректирующих звеньев

Последовательная коррекция является типовым решением в одноконтурной системе регулирования. Эту систему можно представить последовательно включенными объектом регулирования ОР и регулятором Р, охваченными отрицательной обратной связью по выходной переменной 𝑋_вых (рис. 12.8).

Регулятором Р принято называть последовательное корректирующее устройство, выполненное на активных элементах (например, на операционном усилителе постоянного тока), включенное в прямой канал системы регулирования и предназначенное для достижения системой требуемых статических и динамических характеристик.

Рис. 12.8. Структурная схема одноконтурной системы регулирования

Идея выбора структуры и параметров последовательного корректирующего звена заключается в следующем. Добавим к ЛАЧХ объекта регулирования ОР характеристику регулятора Р (в логарифмическом масштабе эти характеристики складываются). При этом ЛАЧХ разомкнутой цепи необходимо изменить так, чтобы добиться: 𝜔_С ≥ 𝜔_Ж то есть частоту среза сделать больше желаемой; 𝛾 ≥ 𝛾_Ж то есть запас устойчивости по фазе сделать больше желаемого.

Возможны и другие условия задачи, мы указали на наиболее часто применяемые. Задача выбора последовательного корректирующего устройства далеко неоднозначна. Возможны варианты, каждый со своими особенностями.

Лекция 13 Синтез линейных систем автоматического регулироования Этапы синтеза:

1. составление функциональной схемы САУ из функционально- необходимых элементов;

2. составление структурной схемы проектируемой САУ;

3. математическое описание функциональных элементов схемы – представление их соответствующими динамическими звеньями;

4. представление САУ как совокупности обобщенного объекта и регулятора;

5. выбор закона регулирования;

6. расчет параметров настройки типовых регуляторов;

7. математическое описание замкнутой САУ;

8. расчет переходных процессов замкнутой САУ;

9. сравнение численных значений показателей качества спроектированной САУ с требуемыми по техническому заданию показателями качества; вывод о соответствии спроектированной САУ техническому заданию.

Составление функциональной схемы сау из функционально-необходимых элементов

Функциональная схема типовой промышленной системы автоматического управления теплообменником, составленная из функционально необходимых элементов, приведена на рис. 13.1.

• выходная координата – температура нагреваемой смеси Θ[ºC] – управляемая (регулируемая) величина;

• входное управляющее (регулирующее) воздействие – расход теплоносителя G[нм³/час];

• входное возмущающее воздействие – расход нагреваемой смеси F[нм³/час].

Рис. 13.1. Функциональная схема типовой промышленной САУ

ТОУ (технологический объект управления) – теплообменник:

выходная координата – температура нагреваемой смеси Θ[ºC] – управляемая (регулируемая) величина;

входное управляющее (регулирующее) воздействие – расход теплоносителя G[нм³/час];

входное возмущающее воздействие – расход нагреваемой смеси F[нм³/час].

Для реализации проектируемой САУ использованы функциональные блоки агрегатированного комплекса электрических регулирующих устройств «КАСКАД». Выбрано из этого комплекса регулирующий блок Р12, на входе и выходе которого используется унифицированной сигнал ГСП – ток диапазона 0÷5 мА (ГСП – государственная система промышленных приборов и средств автоматизации); блок ручного управления аналогового регулятора БУ12; токовое задающее устройство ЗУ05.

Для изменения расхода теплоносителя необходим регулирующий орган, в качестве которого используем двухседельный регулирующий клапан СИУ 20109.

Двухседельные клапаны, которые используются для разделения потока среды на два течения, каждый из которых управляется отдельно одним регулирующим конусом.

Для перемещения штока регулирующего органа выберем мембранный исполнительный механизм МИМ-320/40 с параметрами: D = 320мм; S = 630см².

Для согласования выходного токового сигнала регулятора с пневматическим входным сигналом МИМа применяется электропневматический преобразователь ЭПП-1, предназначенный для преобразования унифицированного аналогового электрического сигнала постоянного тока в унифицированный пневматический аналоговый сигнал:

• входной электрический аналоговый сигнал постоянного тока 0÷5 мА;

• выходной пневматический аналоговый сигнал (0,02÷0,10)МПа, (0,2÷1,0)кГс/см²

Для измерения регулируемой (управляемой) величины выбираем термоэлектрический преобразователь – хромель-копелевую термопару (диапазон измеряемых температур – 0÷600 ºC; диапазон выходного сигнала 0÷49,094мВ).

Для согласования сигналов измерителя выходной координаты и регулирующего блока Р-12 необходим нормирующий преобразователь сигналов, в качестве которого можно использовать измерительный преобразователь ИП-Т10И, предназначенный для преобразования сигналов термопар в унифицированный аналоговый сигнал постоянного тока [0– 5мА; 0–20 мА; 4–20мА; 0–10В].