Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Технические измерения и автоматизация теплоэнергетических процессов. Учебное пособие
.pdf
;@0) 6"!#$%&' %1+ &)(' # переходном режиме, ($& "!+&(-
)(t
x
)(t
z
)(t
f
)(t
u
1+ &) "!+2(( ,+ "6(0, +()%+#, (*%7 - %&' &$& !>&* .0("$6)2&&.
$' +"! $%&' &%*&/(0&1 (#+5()# +;@0) &(($ 6)(' -#&(&*+()=
&
"!& - %%71 &-*%%&'1 #%8%&1 #+- 5()#&5
. 3+$6/%%7 &%*&/(0& 1!0)!&()&0& -"&(7#9)-
(' ,!&/(0& &$& # #& &!%2&$=%71 6!#%%&5. -#&(&*+()& +) #& &!%2&$=%71 6!#%%&5 +;@0)7 *+,6) ;7)= $&%5%7*& &$& %$&%5%7*&.
7.4. УСТОЙЧИВОСТЬ ОБЪЕКТОВ УПРАВЛЕНИЯ
3+ 6()+5/&#+()=9 +;@0) "+%&*)(' ,+ ("+(+;%+()= #+-#!<)=(' 0 (+()+'%&9 !#%+#(&' "+($ (%')&' #+-*6<%&5, #7-##8&1 %!68%& 60-%%+,+ !#%+#(&'.
;@0)7 6"!#$%&' *+,6) ;7)= устойчивыми, неустойчивыми &
нейтральными. !0)! #&>%&' # "!1+ %+* "!+2(( +)!>)
()"%= (-"() 6()+5/&#+()& (&()*7.
,
;@0) ((&()*) %-7#)(' неустойчивым, ($& "!& #+-*6<%&'1 # (&()* #+-%&09) !(1+ '<&(' 0+$;%&', *"$&)6 0+)+!71 (+ #!*%* 6#$&/&#)('.
Устойчивым (/&))(' +;@0), /= #&>%& 0 (+()+'%&9 !#%+-
#(&' %+(&) 1!0)! -)619<&1 0+$;%&5.
3!1+ %75 "!+2(( нейтрального +;@0) &*) #& %-)619<&1 0+$;%&5 ( "+()+'%%+5 *"$&)6 +5 (#)+0+$;%&'). %&
#+-%&09) % ,!%&2 6()+5/&#+()&.
()+5/&#+()= #('0+5 (&()*7 #)+*)&/(0+,+ 6"!#$%&' +"! $')(' &%*&/(0&*& (#+5()#*& (+()#$'9<&1 .$*%)+#.
;7/%+ )!;6*' 6()+5/&#+()= +;("/&#)(' - (/) %()!+50& "!*)!+# 6"!#$'9<&1 6()!+5()#.
$' 0+*"$0(%+5 +2%0& !;+)7 (&()*7 #)+*)&/(0+,+
6"!#$%&' #7"+$%%& )!;+#%&5 6()+5/&#+()& +;'-)$=%+, %+
111
% +())+/%+. &()* *+>) ;7)= 6()+5/&#+5, %+ "!1+ %75 "!+-
∞
0
t
x
2(( "!+&(1+ &) ($&80+* * $%%+ &$& +)0$+%%&' !,6$&!6*+5
#$&/&%7 "!#789) +"6()&*7 "! $7. 3+.)+*6 $' +")&*&-2&& #>%+ +2%&)= 1!0)! "!1+ %71 "!+2((+# # (&()* 6"!#$%&'. 0' +2%0 "!+&-#+ &)(' "+ "+0-)$'* 0/()# 6"!#$%&'. /()#+ "!1+ %+,+ "!+2((, &-+;!>%%+,+ % !&(. 7.3, "+($ #+-%&0%+#%&' #+-*6<%&' *+>) ;7)= +1!0)!&-+#%+ ($ 69<&*& "+0-)$'*&:
– *0(&*$=%7* +)0$+%%&* 6"!#$'*+5 #$&/&%7 +) %+#+,+
6()%+#,+ -%/%&'
x ;
макс
– $&)$=%+()=9 "!1+ %+,+ "!+2((
– ()"%=9 -)61%&' "!1+ %+,+ "!+2((.
вых
Рис. 7.3. 3+0-)$& 0/()# "!1+ %+,+ "!+2((
X
макс
t
рег
x
вых
t
;
рег
Δ
3!/&($%%7 "+0-)$& % 9) "+$%+5 +2%0& 0/()#
6"!#$%&'. +$ +;+;<%%+ "! ()#$%& 9) &%),!$=%7
0!&)!&& 0/()#, 1!0)!&-69<& "!1+ %75 "!+2(( # 2$+*.
3!+()58' &%),!$=%' +2%0 &*) #& :
=
xdtI
.
∫
1
(7.1)
$&/&% .)+5 +2%0& (++)#)()#6) "$+< & "+ 0!&#+5 "!-
1+ %+5 "!+2((, /* +% *%=8, )* #78 0/()#+ 6"!#$%&'.
$' 0+$;)$=%71 "!+2((+# "!&*%')(' 0# !)&/%75 &%)-
,!$=%75 0!&)!&5:
112
∞
=
0
1,5
1,2
вх
вых
⋅
=
K
вх
вх
вых
2
2
dtxI
.
∫
(7.2)
7.5. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА СИГНАЛОВ И ЛИНЕЙНЫХ ЗВЕНЬЕВ
#+5()# (&()*7 6"!#$%&' +"! $'9)(' 1!0)!&()&0*&
? .$*%)+# – -#%=#. !0)!&()&0 .$*%)!%+,+ -#% #7!>)(' +"! $%%+5 *)*)&/(0+5 -#&(&*+()=9 *> 6 ,+ #71+ %+5 & #1+ %+5 #$&/&%*& &$& # ,!&/(0+* #& .
6<()#69) ($ 69<& типовые виды внешних воздействий
((&,%$+#) % +;@0)7 6"!#$%&'.
1. &%&/%' 6%02&' &$& &%&/%75 (0/+0 («()6"%=0»).
2. &%&/%75 &*"6$=(.
3. !*+%&/(0&5 (&,%$.
4. "!!7#%75 #+-!()9<&5 (&,%$.
4$*%)!%7 -#%=' "+ !- $'9)(' % типовые звенья по реак-
ции на входное воздействие – &%&/%69 6%02&9. 4)+) *)+ "+--
#+$') .$*%)7 !-$&/%+5 ($+>%+()& & &-&/(0+5 "!&!+ 7 (#()& 0
%;+$=8+*6 /&($6 )&"+#71 $&%5%71 -#%=# (&$& &1 0+*;&%2&5).
1. Усилительное безынерционное звено (!&(. 7.4):
x
вых
1
0,8
u
вх
1
0,5
0
0 5 10
Рис. 7.4. (&$&)$=%+ ;-7%!2&+%%+ -#%+
0,6
0,4
0,2
t
0
0 5 10
x
вых
=Кuвх
t
uKx
,
(7.3)
,
K =
– ())&/(0&5 0+.&2&%) "! /&, 6(&$%&', !#%75
x
вых
;
u
u
– (&,%$ % #1+ ;
x
– (++)#)()#69<' 6%02&' % #71+ .
113
2. Интегрирующее звено (--#%+) – (0+!+()= &-*%%&' #71+ -
1,5
9
∫
=
вх
вых
вх
вых
вх
вых
⋅⋅=
dt
1,5
1
%+5 #$&/&%7 "!+"+!2&+%$=% #1+ %+5 #$&/&% (!&(. 7.5):
8
x
вых
7
u
вх
1
0,5
0
0 5 10
6
5
4
3
2
t
1
0
0 5 10
t
Рис. 7.5. %),!&!69< -#%+
dtuKx
.
4)+ -%/&), /)+ "+($ %%(%&' (0/0++;!-%+,+ &%&/%+,+
(7.4)
#1+ %+,+ #+- 5()#&'
u #71+ %' #$&/&%
x &-*%')(' #+
#!*%& "+ $&%5%+*6 -0+%6:
tuKx
.
3. Апериодическое звено (--#%+) – #71+ %' #$&/&% &-*%'-
)(' "+ .0("+%%2&$=%+*6 -0+%6 ("!&+ &/(0&) ( %0+)+!+5
%/$=%+5 (0+!+()=9, 0+)+!' "+()"%%+ (%&>)(' + %6$'. !-
-6$=)) 6"!#$'*' #$&/&% #71+ &) % %+#+ "+()+'%%+ -%/%& & %()6") %+#75 6()%+#&5(' !>&*, 00 "+0-%+ %
!&(. 7.6.
"!&+ &/(0+ -#%+ I "+!' 0:
dx
вых
B ⋅=+ ,
uKx
вхвых
(7.5)
, B – "+()+'%%' #!*%& -#%.
x
вых
0,8
0,6
u
вх
1
0,5
0
0 5 10
Рис
. 7.6. "!&+ &/(0+ -#%+ I "+!' 0
0,4
0,2
t
-0,2
114
0
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 101112131415
t
? *+>%+ +"! $&)=, "!+# ' 0()$=%69 # %/$=%+5 &$& $9-
dt
dt
dt
д
1,5
dt
x
Bд
;+5 !6,+5 )+/0 .0("+%%)7.
4. Дифференциальное звено (--#%+) – #71+ %' #$&/&%, 0+)+!' "!+"+!2&+%$=% (0+!+()& &-*%%&' #1+ %+5 #$&/&%7
(!&(. 7.7):
) & $=%+ --#%+:
du
вх
⋅= . (7.6)
вых
Kx
3!& ()6"%/)+* #+- 5()#&& % #71+ #+-%&0) *,%+#%%75
#71+ %+5 &*"6$=(, )+!)&/(0& &*9<&5 ;(0+%/%+ ;+$=869 *"$&)6 6, (++)#)()#69<69 ;(0+%/%+ ;+$=8+5 (0+!+()& &-*%%&'
#1+ %+5 #$&/&%7 # *+*%) "+ /& (0/0;
;) % "!0)&0 "!&*%')(' !$=%+ --#%+. !&0 &-*%%&'
6"!#$'*+5 #$&/&%7 "! ()#$') (+;+5 .0("+%%)6:
dx
B
,
B – "+()+'%%' #!*%& &!%2&!+#%&', +"! $'*' "+-
вых
д
вых
du
Kx
⋅=+ ,
вх
()!+%&* "+ 0()$=%+5.
вых
u
вх
1
0,5
0
0 5 10
Рис. 7.7. $=%+ &!%2&$=%+ -#%+
t
(7.7)
5. Колебательное звено – "!& #+- 5()#&& "+()+'%%+5 #$&/&%7
% #71+ #+-%&09) ,!*+%&/(0& 0+$;%&':
2
2
B ⋅=++
2
xd
2
B
dx
выхвых
1
uKx
.
вхвых
dt
115
(7.8)
1,5
1
2
3
131
−
x
вых
=К
uвх
u
вх
1
0,5
0
0 5 10
x
вых
t
Рис. 7.8. +$;)$=%+ -#%+
+$;%&' *+,6) ;7)= -)619<& (!&(. 7.8), %-)619<& &
!(1+ '<&(', ). . -#%+ *+>) ;7)= 6()+5/*, 0+%(!#)&#%7*,
,!*+%&/(0&* &$& %6()+5/*.
*"$&)6 7 0+$;%&5
A
,
A
A -)619) "+ -0+%6 .0("+%%-
)7, &-+;!>%%+5 % ,!&0 "6%0)&!+*. 3!&+ 0+$;%&5 +())('
"+()+'%%7* # )/%& #(,+ "!1+ %+,+ "!+2((. #+5()# 0+$;)$=%+,+ -#% +"! $'9)(' "+ ()"%& -)61%&' ψ:
1
A
−=
.
(7.9)
A
AA
=ψ
31
A
6. запаздывающего звена %/$+ &-*%%&' #71+ %+5 #$&/&-
%7 % (+#" ) "+ #!*%& ( *+*%)+* %%(%&' #+-*6<%&' %
#1+ . 0, транспортное (чистое) запаздывание "+'#$')(' - (/)
#!*%&, %+;1+ &*+,+ $' "!*<%&' #<()# +) *() %%(%&' #+-*6<%&' % #1+ + )+/0& &-*!%&' #71+ %+5 #$&/&%7.
7.6. ОСНОВНЫЕ ЗАКОНЫ РЕГУЛИРОВАНИЯ
!;6*+ 0/()#+ "!1+ %71 "!+2((+# # (&()* #)+*)&-
/(0+,+ !,6$&!+#%&' +()&,)(' - (/) #7;+! -0+% !,6$&!+#%&', "+ 0+)+!+*6 !,6$')+! #7!;)7#) 6"!#$'9< #+- 5()#&. 0> +* !,6$')+! *+>%+ &-*%')= "!*)!7 ,+ %()!+50&, ). . 0+.&2&%)7 6!#%%&' – -0+% !,6$&!+#%&', "+ 0+)+!+*6 !;+)) !,6$')+!.
"!0)&0 /< #(,+ &("+$=-69) !,6$')+!7, 5()#69<& "+
)!?* +(%+#%7* -0+%* !,6$&!+#%&'.
116
1. Закон интегрального регулирования.
вых
вх
∆±=
-!,6$')+!7 +!*&!69) !,6$&!69< #+- 5()#& % +;@0)
"!+"+!2&+%$=%+ &%),!$6 "+ #!*%& "!& +)0$+%%&& !,6$&!6*+5 #$&/&%7 +) - %%+,+ -%/%&'.
*0%6)' (&()* !,6$&!+#%&' ( -!,6$')+!+* +)%+(&)(' 0
/&($6 ())&/(0&1, )0 00 %-#&(&*+ +) %,!6-0& !,6$&!6*+,+
+;@0) 6()%+#(' (+()+'%& # (&()* +()&,)(' $&8= "!&
!#%()# %6$9 +)0$+%%&' (+8&;0& 6"!#$%&') !,6$&!6*+5 #$&/&%7 +) - %%+,+ -%/%&'. 0&* +;!-+*, -%/%& !,6$&!6*+5 #$&/&%7 "!& "+()+'%%+* - %&& +())(' %&-*%%7* %-#&(&*+ +) %,!6-0& & "+$+>%&' !,6$&!69<,+ +!,%. -!,6$')+!7
"!&*%'9) $' +;@0)+# ( (*+#7!#%&#%&*.
2. Закон пропорционального регулирования.
3!*<%& !,6$&!69<,+ +!,% "+ 5()#&*
3-!,6$')+!+# "!+"+!2&+%$=%+ +)0$+%%&9 !,6$&!6*+5 #$&/&%7 +) - %%+,+ -%/%&'.
xKu
. (7.10)
3. Закон пропорционально-интегрального регулирования.
3-!,6$')+!7 (+- 9) (&,%$, # !-6$=)) /,+ !,6$&!69<&5
+!,% "!*<)(' "+ (6** #+- 5()#&5, "!+"+!2&+%$=%71 +)0$+%%&9 !,6$&!6*+5 #$&/&%7 +) - %%+,+ -%/%&' & &%),!$6 "+ #!*%& +) .)+,+ +)0$+%%&'.
T
t
1
∆+∆±=
∫
вых
и
0
xKu
выхрвх
dtx
. (7.11)
3-!,6$')+! (+#*<) # (; (#+5()# ())&/(0+,+ (3) &
())&/(0+,+ () !,6$')+!+#, +;$ ) 6"!6,+5 (&(/-9<5) +;!)%+5 (#'-=9. $,+ !' .)+*6 +()&,)(' ;7()!+ 5()#& & +;("/&#)(' 6()+5/&#+()= !,6$&!+#%&'; &(0$9/)(' ())&/(0'
+8&;0. 3-!,6$')+!7 %&;+$ 8&!+0+ "!&*%'9)(' $' #)+*)&-2&& !-$&/%71 +;@0)+#.
117
7.7. СПОСОБЫ УПРАВЛЕНИЯ
(&()*1 6"!#$%&' "!&*%'9)(' )!& +(%+#%71 ("+(+;
6"!#$%&' [3].
1. &;+$ !("!+()!%%%7* '#$')(' ("+(+; управления по
отклонению (!&(. 7.9). .)+* ($6/ # 6()!+5()# (!#%%&' &0(&-
!6)(' +)0$+%%& (+8&;0 6"!#$%&'), !#%+ !-%+()& - %%+,+
-%/%&' #71+ %+5 #$&/&%7 & !$=%+,+ #71+ %+,+ (&,%$ ( +;@0) 6"!#$%&'. )* % +(%+# +)0$+%%&' # 6()!+5()# 6"!#$%&' #7!;)7#)(' 6"!#$'9< #+- 5()#&, 0+)+!+ "+ ?)(' %
#1+ +;@0) 6"!#$%&'. %+ "+ -0+%6 +;!)%+5 +)!&2)$=%+5
(#'-& 0+*"%(&!6) &*9<(' +)0$+%%&.
)0+5 (&()* 6"!#$%&' &%+!*2&' 2&!06$&!6) "+ -*0%6-
)+*6 0+%)6!6, & "+.)+*6 )0' (&()* 6"!#$%&' %-7#)(' -*0%6)+5. #'-= *> 6 #1+ +* & #71+ +* %-7#)(' "!'*+5,
(#'-= *> 6 #1+ +* & #71+ +* – +)!&2)$=%+5 +;!)%+5 (#'-=9.
Рис. 7.9. &()* 6"!#$%&' "+ +)0$+%%&9
-+*0%6)' 6"!#$'9<' (&()* !,&!6) )+$=0+ % ) #& 7
#+-*6<%&5, 0+)+!7 *+,6) ;7)= #7'#$%7 & &-*!%7. 3!& "!&*%%&& )+$=0+ + %+,+ ("+(+; 6"!#$%&' "+ #+-*6<%&9 %&-;>%+
"!+'#$%& %0+%)!+$&!6*71 "+*1, 0+)+!7 #7# 6) +;@0) &- !;+)+("+(+;%+,+ (+()+'%&'.
2. !6,&* ("+(+;+* 6"!#$%&' '#$')(' управление по возму-
щению (!&(. 7.10). .)+* ($6/ &("+$=-6)(' &%+!*2&' + #%8-
%&1 #+-*6<9<&1 #+- 5()#&'1 % +;@0) 6"!#$%&'.
118
+(%+# -0+% +)!&2)$=%+5 +;!)%+5 (#'-& #7!;)7#)('
0+!!0)&!69< 6"!#$'9< #+- 5()#&, 0+)+!+ 0+*"%(&!6)
%>$)$=%+ #%8% #+-*6<%&. 4)+) ("+(+; 6"!#$%&' !$&-
-6) !-+*0%6)' (1* 6"!#$%&'.
u2
2
f
u
x
Рис. 7.10. &()* 6"!#$%&' "+ #+-*6<%&9 &$& %,!6-0
3. +(%+# (+/)%&' #61 !((*+)!%%71 ("+(+;+# 6"!#$%&'
0+%()!6&!6)(' (&()* комбинированного управления (!&(. 7.11).
u2
Рис. 7.11. &()* 0+*;&%&!+#%%+,+ 6"!#$%&'
2
u1
1
f
z x
у
+*;&%&!+#%%' (&()* 6"!#$%&' )0> "! ()#$') (+;+5
-*0%6)69 (1*6 6"!#$%&'.
*0%6)' (&()* 6"!#$%&' '#$')(' 6%&#!($=%+5 & "+-#+$') 6()!%')= #( #& 7 #+-*+>%71 %>$)$=%71 +)0$+%%&5 # "+# %&& +;@0). 4) (&()* 6"!#$%&' +;("/&#) !$&-2&9
2$5 6"!#$%&' "!& (6<()#%%+* 0+$&/()# #%8%&1 #+-*6<9<&1 #+- 5()#&5 > # )1 ($6/'1, 0+, % #( #+-*6<%&' *+,6) ;7)= &-*!%7 & -!% % &-#()%+ &1 #+-*+>%+ #$&'%& %
+;@0) 6"!#$%&'.
+*;&%&!+#%%' (&()* 6"!#$%&' "+-#+$') ;7()!+ !,&!+#)= % #+-%&09<& #+-*6<%&' (! 7 & % +8&;06. %/$
"!+&(1+ &) ,!6;' +)!;+)0 #+-*6<%&5 +;@0), $ )+/%+ !,6$&!+#%& # (++)#)()#&& ( 0)&/(0&* (+()+'%&* +;@0) [17].
119
Иерархия систем автоматического управления
&()*7 6"!#$%&' "! ()#$'9) (+;+5 &!!1&/(069 ()!60-
)6!6, &-+;!>%%69 % !&(. 7.12. %&>%* 6!+#% &!!1&& (&()*7
6"!#$%&' %1+ ')(' 6"!#$'9<& 6()!+5()# – !,6$')+!7 (),
#)+!+5 6!+#%= +!*&!6)(' &- $+0$=%71 #)+*)&/(0&1 (&()*
!,6$&!+#%&' (). +$&/()#+ 6"!#$'9<&1 6()!+5()# 0> +,+
6!+#%' -#&(&) +) 1!0)!&()&0 & ("2&&0& +;@0) 6"!#$%&'.
АСУП
3
3
3
Рис. 7.12. !!1&' (&()* #)+*)&/(0+,+ 6"!#$%&'
(0+$=0+ *+,6) ;7)= +;@ &%%7 # #)+*)&/(069 (&-
()*6 6"!#$%&' )1%+$+,&/(0&* "!+2((+* (3).
%()+'< #!*' #7(8&* &!!1&/(0&* 6!+#%* (&()*
6"!#$%&' '#$'9)(' #)+*)&-&!+#%%7 (&()*7 6"!#$%&'
"! "!&')&* (3). %& "+-#+$'9) (;$%(&!+#%+ 6"!#$')=
#(*& #& *& !(6!(+#, &("+$=-6*7*& "! "!&')&*.
7.8. АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ
БАРАБАННЫМ КОТЛОМ
+)$=%75 ,!,) "! ()#$') (+;+5 ($+>%75 +;@0), # 0+)+!+* "!+)09) !-$&/%7 )1%+$+,&/(0& "!+2((7, 1!0)!&-69<&(' *%+>()#+* #1+ %71 & #71+ %71 #$&/&%. 3!+#+5 0+)$
"! %-%/% $' #7!;+)0& "! # %6>%+* 0+$&/()# & +"! $%-
120
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]