Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Башкирский Государственный Аграрный Университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

Системный анализ химико-технологических процессов как объектов управления и методы настройки регуляторов. Учебное пособие

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

08.09.2026

Размер:

2 Мб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 1 2 3 45 / 95 6 7 8 9 > Следующая >>>

мальных настроек разных типов регуляторов при разных критериях оптимальности. Если выбрать критерий и тип регулятора, то при щелчке по соответствующей табличке её содержимое будет перенесено в нижнюю строку панели. Чтобы использовать выбранные настройки в регуляторе, следует щёлкнуть по клавише «применить в регуляторе».

Рис. 21. Результаты расчёта оптимальных настроек регулято-

ров

Необходимо отметить, что какой бы подход вы не использовали для расчета оптимальных настроек, обязательно следует вручную уточнить полученные результаты.

Задание 8

1. Выбранные настройки (желательно выбрать П-регулятор с

критерием «апериодический с минимальным временем») примените в регуляторе, как было показано в задании 7.

2. Вызовите на экран настроечную панельку регулятора (рис. 16).

3. Переведите регулятор в режим «АВТ».

4. Изменяя заданное значение регулятора в пределах 5-10 %, до-

бейтесь желаемого переходного процесса, корректируя вручную настроечные параметры регулятора.

7. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ РЕГУЛЯТОРОВ

Использовать дополнительные возможности регуляторов следует с большой осторожностью, внимательно проанализировав возможные последствия такого использования. Лучше получить консультацию у компетентных специалистов. Далее рассмотрены некоторые дополнительные функции на примере программного обеспечения фирмы

«YOKOGAWA».

7.1. Свойство нелинейности коэффициента усиления регулятора

Система допускает изменение величины коэффициента усиления в зависимости от величины отклонения параметра от заданной величины. Чаще всего это свойство используется в специфических ситуациях, например, при регулировании величины рН, когда коэффициент усиления процесса велик при малых величинах отклонения параметра от заданной величины. Это свойство полезно при регулировании температуры в реакторах с интенсивным тепловыделением, когда по мере увеличения рассогласования между параметром и заданной величиной требуется повышать интенсивность теплосъёма, чтобы предотвратить возможность потери управления. Оно может быть полезно при использовании аккумулирующей способности ёмкости для сглаживания расхода при регулировании уровня в промежуточной ёмкости и т.д.

Система реализует два алгоритма нелинейности коэффициента усиления регулятора:

– с фиксированным коэффициентом усиления внутри диапазона (–GW) ÷ (+GW), и последующим плавным приближением к установ-

ленному К

р (установленному диапазону пропорциональности – Р) вне

диапазона (в оригинале – «интервальное действие»);

– с квадратичным увеличением коэффициента усиления от 0 до за-

данного К

р внутри диапазона (–GW) ÷ (+GW), и фиксированной вели-

чиной коэффициента (диапазона пропорциональности) вне диапазона (в оригинале – «воздействие по среднеквадратичному отклонению»).

По первому алгоритму рабочий коэффициент К

ре, используемый в

алгоритме ПИД-регулятора, когда отклонение e (e = SV – PV) лежит внутри диапазона (–GW) ÷ (+GW), рассчитывается по формуле

Кре = Кр ⋅ Кн . (24)

где:

Кре – рабочий коэффициент, фактически используемый при фор-

100

(

)

нpe

⋅



 





 



⋅

−

= 1

GW e

ppe

K ⋅

 



 



мировании выходного сигнала регулятора – MV;

– коэффициент усиления регулятора, вычисленный по ус-

тановленному диапазону пропорциональности;

Р – установленный диапазон пропорциональности;

н – фиксированный коэффициент.

Фиксированный поправочный коэффициент К дующего ряда: К

н = 0,25. Для изменения этого коэффициента следует обратиться к

администратору системы.

Таким образом, если К гда отклонение e лежит внутри диапазона (–GW) ÷ (+GW), равен нулю и регулятор «молчит»; а когда К тает как обычный регулятор.

Когда отклонение e лежит вне диапазона (–GW) ÷ (+GW), рабочий коэффициент рассчитывается по формуле

н = 0, (0,25), (0,5) или (1,0). По умолчанию принято

н = 0, рабочий коэффициент регулятора, ко-

н = 1, то Кре = Кр, и регулятор рабо-

н выбирается из сле-

. (25)

В этой формуле, если чинает работать), то формула эквивалентна формуле (24).

По мере увеличения отклонения выражение в скобках начинает приближаться к 1, и К

рис. 22 представлен график в координатах К

По второму алгоритму рабочий коэффициент К алгоритме ПИД-регулятора, когда отклонение e (e = SV – PV) лежит внутри диапазона (–GW) ÷ (+GW), рассчитывается по формуле

(с этого момента формула (25) на-

ре начинает плавно приближаться к Кр. На

ре,

. (26)

ре, используемый в

2 3 4

Kн=0,5

н=

0,25

н=

Kpe

Рис. 22. Зависимость рабочего коэффициента от величины отклоне-

GW e=

ния по первому алгоритму

Здесь при e = 0 К ками изменение Кре пропорционально изменению

ре = 0, а при

Когда отклонение e лежит вне диапазона (–GW) ÷ (+GW), рабочий коэффициент рассчитывается по формуле

Кре = Кр. (27)

На рис. 23 представлен график изменения К клонения e.

Ширина зоны нелинейности GW задаётся в физических величинах

PV.

Кре = Кр. Между этими точ-

ре в зависимости от от-

Kpe

Kp=

Kp=0

GW e

Рис. 23. Зависимость рабочего коэффициента от величины отклоне-

ния по второму алгоритму

7.2. Зона нечувствительности

Эта функция работает следующим образом (рис. 24):

− если отклонение е = 0 (отсутствует разница между текущим зна-

чением параметра и заданной величиной), то приращение выходного сигнала регулятора ∆MV

no = 0;

− при увеличении величины отклонения |е| > 0, но если |е| ≤ DB,

приращение выходного сигнала продолжает оставаться нулевым, т.е. работа регулятора «замораживается»;

− после того как отклонение е становится больше величины зоны

нечуствительности DB, работа регулятора выполняется в обычном режиме, т.е. выходной сигнал ∆MV

no становится равным вычислен-

ному регулятором сигналу;

− при уменьшении величины отклонения е, когда отклонение па-

раметра стало меньше зоны нечувствительности DB на величину гистерезиса HYS, т.е. при |е| < DB – HYS выходной сигнал снова «замораживается».

Рис. 24. График работы алгоритма зоны нечувствительности

Ширина зоны нечувствительности и величина гистерезиса задаются в физических единицах PV.

Величина зоны нечувствительности (DB) по умолчанию принята равной нулю, а величина гистерезиса (HYS) – равной 1 % от диапазона PV, но она может быть установлена любой через администратора системы.

Эту функцию удобно использовать, если в исполнительном механизме в качестве привода применён электродвигатель. В системе, когда в клапанах применён пневмопривод, логичнее использовать зону нелинейности по первому алгоритму с К

н = 0, однако, даже эту функ-

цию надо использовать очень осторожно.

Задание 9

1. Вызовите на выполнение программу «Трен_2».

2. Установите режим «АВТ» для регуляторов уровня и давления

и выберите для них задания 50 % и 1,1 МПа, соответственно.

3. Включите регулятор расхода пара в режим «КАС» и устано-

вите ему задание, равное SV = 20 т3/ч.

4. После вывода температуры на стабильный режим включите в

работу регулятор температуры и генераторы шума с имеющимися настройками.

5. Используйте надтись «дополнительные настройки» для рабо-

ты с коэффициентами нелинейности. При щелчке по надписи на экран будет вызвана панель, представленная на рис. 25.

6. Попробуйте для регулятора расхода пара (подверженного

наибольшему шуму) подобрать такие коэффициенты, которые уменьшили бы «дёргание» клапана при условии быстрого реагирования на изменение задания регулятору.

Рис. 25. Панель выбора дополнительных настроек регулятора

7.3. Компенсация входа/выхода

Эта функция добавляет к входному или выходному сигналу регулятора поправку, полученную в результате обработки внешнего сигнала VN.

Обработка внешнего сигнала VN производится по схемам и форму- лам:

– для расчёта входного сигнала, подаваемого на регулятор с учётом поправки (рис. 26):

CVn = PVn + CK·(VN + CB). (28)

Где:

n – входной сигнал на регулятор с учётом поправки;

n – сигнал от датчика параметра;

CK – коэффициент усиления (масштабный коэффициент);

VN – внешний сигнал;

СВ – величина смещения;

Рис. 26. Схема формирования компенсирующего сигнала по входу

– для расчёта входного сигнала, подаваемого на исполнительный механизм с учётом поправки (рис. 27):

MVn = MVnd + CK·(VN + CB). (29)

Где:

n – сигнал, подаваемый на исполнительный механизм;

nd – выходной сигнал регулятора;

CK – коэффициент усиления (масштабный коэффициент);

VN – внешний сигнал;

СВ – величина смещения.

Компенсация выхода часто используется при регулировании с упреждением или в контурах взаимосвязанного регулирования. Примером контура с упреждением может служить контур регулирования температуры продукта после теплообменника (рис. 11), когда поток продукта не стабилен. В этом случае в качестве внешнего сигнала VN удобно использовать сигнал от датчика расхода нагреваемого продукта. Тогда подача теплоносителя в теплообменник будет пропорциональна расходу продукта, а некоторые ошибки этого упреждающего канала будут устранены ПИД-алгоритмом.

()

y FF

∆= ⋅ −

y ∆

Рис. 27. Схема формирования компенсирующего сигнала по выходу

Для включения функции упреждающей коррекции в работу необходимо: в стабильном режиме, когда регулятор включен в режим «АВТ» и переходные процессы отсутствуют, а параметр (для примера на рис. 11 это температура) равен заданной величине, включить указанную функцию, щёлкнув по надписи «упрежд. коррекция» (во включённом положении надпись окрасится в зелёный цвет). Эта функция увеличивает или уменьшает расход пара во столько же раз, во сколько увеличилась или уменьшилась величина нагрузки (для примера на рис. 11 это поток нефти) по следующей формуле:

. (30)

Где:

– приращение выходного сигнала регулятора;

– величина выходного сигнала регулятора в момент включения

функции;

– величина нагрузки в момент включения функции;

F – текущая величина нагрузки.

Сравнивая эту формулу с формулой (29), нетрудно убедиться, что

CB =

⋅=

, CK =

, VN = F. (31)

Функция упреждающей

корректировки настроек регулятора имеет

вид:

. (32)

Где:

– настроечный параметр регулятора (P, I или D);

F – нагрузка (расход нефти на входе);

– коэффициент пропорциональности, рассчитываемый

в момент включения функции в работу.

Задание 10

1. Вызовите на выполнение программу «Трен_2».

2. Установите режим «АВТ» для регуляторов уровня и давления

и выберите для них задания 50 % и 1,1 МПа, соответственно.

3. Включите регулятор расхода пара в режим «КАС» и устано-

вите ему задание, равное SV = 20 т3/ч.

4. После вывода температуры на стабильный режим, включите

в работу регулятор температуры и генераторы шума с имеющимися настройками.

5. Установите задание регулятору температуры 140ºС и дож-

дитесь, пока регулятор выполняет задание в условиях работы генератора шума (генератора возмущений). Достаточно двух возмущений, чтобы понять, как работает регулятор в этих условиях.

6. Щёлкните по надписи «упрежд. коррекция» в момент, когда

параметр и задание близки, и близок момент появления нового возмущения.

7. Убедитесь в эффективности использования упреждающей

коррекции.

<<< < Предыдущая 1 2 3 45 / 95 6 7 8 9 > Следующая >>>

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]