книги из ГПНТБ / Мотулевич Д.Ю. Элементы теории и техники автоматического регулирования учеб. пособие для студентов всех специальностей хим.-технол. фак

КЛАССИФИКАЦИЯ СИСТЕМ АВТОМАТИЧЕСКОГО РКШИРОВАНИЯ

§I . Понятие об информации

Внастоящее время в промышленности применяются самые разнообразные системы автоматического регулирования.Сущес­ твует несколько различных видов классификации этих оиотем.

Классификация, которая предложена ниже, достаточно проста и-охватывает ооновные виды САГ, имеющие распростра­ нение в промышленности. Согласно этой классификации вое САР можно разделить на два больших класса, причем клас­ сификационным признаком этого целения является количѳотво информации о регулируемом лроиѳсое или объекте.

Информацией называется любая совокупность сведений, первичным источником которых является опыт.

Вообще роль информации в процессах управления, газч автоматических, так и неавтоматических, чрезвычайно ведиаа. Напримерè чтобы управлять автомобилем, шофер должен перед выездом осмотреть машину, чтобы иметь информацию о еа техническом состоянии ; во время управления машиной олѳдить за показаниями приборов; смотреть на автодорожные знаки} следить за состоянием ДОРОГИ И за тр нспоптом, находящимся на дороге.

Естественно, что для управления производственным процессом в отделении завода, в цехе, или на отдельно* агрегате оператор также должен получать исчерпывающую информацию, относящуюся к управляемому объекту.

Существует два вида информации: начальная, или априорная, ~и рабочая.

- 2-1 -

При автоматизации производственного процѳооа началь­ ной,, или априорной, информацией будут сведения о стати­ ческих и динамических свойствах автоматизируемого объекта, которые обычно опиоываготся линейными или нелинейными дифференциальными уравнениями. Коэффициенты уравнений могут быть "заданы жестко, т . е . их значения к моменту авто­ матизации объекта известны точно й известно, что они не будут изменяться в точение ваего процесса регулирования, или нежестко, т . ѳ . эти коэффициенты к моменту автомати­ зации известны, но известно также, что в процеосѳ работы они могут изменяться и для качественного регулирования их значения в процессе работы объекта необходимо уточнять. Начальная информация об объекте первого вида называется полной, второго вида - неполной.

Примером объекта,, обладающего полной иачачьной информацией, может служить холодильник смешения, рассмот­ ренный выше.

На рис.7 и 8 приведены его статические, и динами­ ческие характеристики, которые могут быть определены перед'установкой' регулятора. Эти характеристики указы­ вают на то, что при понижении температуры выходящего хлор-газа необходимо уменьшить количество воды,идущей на орошение, при повышении - увеличить, незййНоимо от значения второстепенных параметров в объекте регулиро­ вания .и изменения нагрузки.

Призером объекта, обладающего неполной начальной информацией, может служить печь, приицияиальвая схема которой приведена на рис.9. Печь L отапливается фороун-. кой' 2. вентиль 3 определяет величину раохода топлива, поступающего в форсунку. Для каждого раохода топлива оущѳотвует некоторое оптимальное значение расхода возду ха, при котором температура в топливном пространстве -

- 24 -

Системы регулирования, состоящие из линейных (или линеаризируемых) объектов и регуляторов описываемых ли­ нейными дифференциальными уравнениями, называются обыкно­ венными САР, а системы, состоящие из объектов, статичес­ кие характеристики которых нелинейны и переменны во вре­ мени, и особых регуляторов, называются самонастраивающи-

ЩОР ОД»

Итак, системы автоматического регулирования делятся - на класо Обыкновенных систем регулирования и класс само­ настраивающихся систем.

Обыкновенные системы не облапают способностью при­ спосабливаться к изменяющийся условиям и изменяющимся овойотваи регулируемого объекта. Самонастраивающиеся системы обладают этой способностью. - -

В настоящее время основными объектами автоматизации являютоя объекты, обладающие полной начальной информацией.

і 2. Обыкновенные системы автоматического регулирования

Обыкновенные системы регулирования целятся на три

вида:

1)собсгвенно системы автоматического регулирования, или системы автоматической стабилизации ;

2)сиотеми программного регулирования;

3} следящие систзѵн.

Классификационным признаком, ио которому де-лят обыкновенные системы, является закон изменения задающего сигнала в системе, * . ѳ . сигнала, поступающего от задатчика. Эту классификацию можно пояснить на примере, при­ веденном на рис . II,

-26 -

Вкачестве объч. • га регулирования возьмем холодиль­ ник смешении I , рассмотренный выше. Регулирующее устрой-'

двтчшга иорольвуетоя пружина В, имеющая определенный пред­

личины в системе должно поддерживаться постоянным. Такая!

в определенной зависимости от значения некоторого второ-|

- 27 -

порциональный расходу киалоты, поступает на дифманоматр 10, который соответственно изменяет натяг пружины. В этой

§ 3. Самонастраивающиеся системы автомати­ ческого регулирования

Разработка и ооэданнѳ самонастраивающихся оиртѳм - важное достижение автоматического регулирования за послед­ ние 10 лет. Это перспективный, бцотрораэвивающийся класс автоматических систем, в них имеет меото существенное качественное измѳвевие, вызванное применением принципа приспособляемости.

Самонастраивающиеся с нотами обладают соответствующи­ ми логическими устройствами, приставкаыи_,для получения необходимой текущей информации в процессе работы о йоте мы и реализации этой информации^,для придания оиатене желае­

Таким образом., системой экстремального регулирования называется такая система, в которой регулятор при изманягощихся неоднозначных статических характеристиках

- 28 -

обьакта поддерживает экстремальное (минимальное или мак­ симальное) значение peijvmpyeMöti величины'.

На рио,І0 приведено семейство статических характерис­ тик экстремального объекта регулирования - печи, работы коеорой описана выше.

На рис.10 каждая характеристика, определяющая темпе­ ратуру в печи в зависимости от раохода воздуха, поступаю­ щего в печь, соответствует определенному раоходу топлива. Экстремальные режимы на характеристиках отмечены точками.

схемой регулятора, приведенного на рио.9, в приставку по­ ступает сигнал от термопары 5, измеряющей температуру в топочном пространстве пели I . Сигнал усиливается и диффе­ ренцируется по времени в соответствующих элементах регуля­

В Bto яв реле от пополнитепьного механизма, который определяет расход воздуха, поступает сигнал, пропорцио­ нальный проиэѣояной от расхода воздуха по времени,

Знаковое рале представляет собой релейное устройство, Подключающее обмотки I и П исполнительного механизма к питанию. При включении обмотки I исполнительный механизм уменьшает подачу воздуха, а при включении оймотки П - увѳличиваэт. ^

Обиоткя знакового реле включены так, что при измене­ нии подачи воздуха в сторону увеличения температуря пере­ ключений в нем не происходит.

Воли жѳ изменение расхода воздуха приводит к уменьше­ нию температура, то знаковое реле производит реверсирование исполнительного механизма и расход воздуха начинает изме­ няться так,- что тешіѳратура в печи приближается к максимуму»

Поскольку такие оистѳмы соверйают реверсы около эКотрвййльного состояний, то обычно ойй используются как специаль­ ные' отметчики, состояния системы относительно свое го. Ойтиму- ме-Ѵ

Саіяонаотряиваяддився системы - сложные системы автомати­ ческого регулирования, которые получат большое распростране­ ние в будущем, но это не исключает развития более простых автоматических систем,

Обыкновенные'сиотекы применяют там, где требувтоя Про­ стота, где нет иэбиточного количества непредвиденной ин­ формации^ нет необходимости вводить в действие принцип при­ способляв мооти. Но там,. Где можно использовать преимущества самонастраивающихся систему их применение может дать зна­ чительный эффект,

f à» Понятие о статическом и'а.отатича-аКои регулирований

Все САР можно разделить по их статический' свойствам на статические и астатические.

Основной задачей любой САР является поддержание ра­ венства регулируемой величины xftj заданному значению этой величины , Но в действительности ни одна реальная система регулирования даже в равновесном состоя-