15. Автоматична система регулювання аср

Автоматичні системи регулювання (АСР) найбільш поширені в управлінні технологічними процесами, являють собою локальні системи і входять, як правило, в склад АСУ ТП. Призначення АСР полягає в підтримуванні заданих значень фізичних параметрів, які характеризують протікання технологічного процесу. В узагальненому виглядіАСР являє собою сукупність об’єкта регулювання (ОР) та автоматичного регулятора (АР) і має вигляд (рис.2.1):

Рис. 2.1 Загальна структурна схема АСР

Автоматичний регулятор (АР) – це комплекс технічний засобів, приєднаних до ОР, які забезпечують підтримування заданого значення технологічного параметру.Фізичний параметр, який під час процесу необхідно підтримувати незмінним Хвих називається регульованою змінною (це можуть бути: тиск, температура, витрати і т.п.). Заданий сигнал (задане значення) Хзд – це дія на АСР, яка визначає необхідний закон регулювання регульованої змінної Хвих. Під час роботи об’єкта на нього діє велика кількість зовнішніх факторів (збурень Z1…Zi ), які призводять до небажаних змін у об’єкті. Наприклад, зміна навантаження апарата, коливання напруги в мережі живлення, зміна температури навколишнього середовища і т.п.. АР забезпечує задане значення регульованої змінної Хвих, виробляючи сигнал управляючої (регулюючої) дії Ур, який діє на об’єкт ОР з метою ліквідації дії збурень. Якщо дійсне значення регулювальної змінної Хвих не дорівнює необхідному заданому значенню Xзд, то їх різниця (непогодження) ∆X=Xзд-Хвих становить помилку регулювання. Таким чином стан ОР визначається: збурюючими діями Zi, регулюючою дією Up, необхідним значенням фізичного параметру Xзд, які є вхідними сигналами ОР, та фактичним значенням регульованої змінної Хвих, що є вихідним сигналом об’єкта регулювання.

20. ПОКАЗНИКИ ЯКОСТІ РЕГУЛЮВАННЯСтійка автоматична система повинна забезпечувати певну якість регулювання, тобто задовольняти вимогам, що характеризують роботу системи як у перехідному процесі, так і в сталому режимі. Умовою працездатності АСР є її стійкість. Проте цього недостатньо. Стійка АСР повинна забезпечувати певну якість процесу регулювання, тобто, АСР повинна забезпечувати вимоги до протікання технологічного процесу як у в перехідному процесі, так і в сталому режимі. Якість регулювання звичайно оцінюють по кривій перехідного процесу за умов стрибкоподібного збурення. Для оцінки якості використовують пряміі непрямі її показники. До прямих показників належать ті, які можна одержати безпосередньо. Динамічна похибка являє собою найбільше відхилення регульованого параметра від заданого значення в перехідному процесі і дорівнює першій амплітуді Х₁ коливального процесу. Статична похибка дорівнює відхиленню регульованої змінної від заданого значення після закінчення перехідного процесу. Має місце тільки в статичних АСР. Час регулювання t_р - це тривалість перехідного процесу, по закінченні

якого відхилення регульованої величини від усталеного значення стає меншим заданої величини або меншим значення 0,05Х₁ (0,05 першої амплітуди). Час регулювання характеризує швидкодію системи.

Перерегулювання – це показник, який дорівнює відношенню другої амплітуди коливального процесу до першої (у %. В реальних системах він знаходиться у межах 20-50%. Ступінь коливальності –характеризує інтенсивність затухання коливань за час регулювання і кількісно оцінюється як відношення різниці між першою та третьою амплітудами коливань перехідного процесу до першої амплітуди: =.

Для реальних стійких АСР з коливальним збіжним перехідним процесом, цей вираз набуває значення в межах 0,7<<0,9. Чим вищий ступінь затухання, тим стійкість АСР вища. У найбільш стійких АСР - 1 і виникає аперіодичний процес (крива 2 рис.3.11). При = 0 уАСР виникають гармонічні коливання постійної амплітуди, а при < 0 – процес в АСР розбіжний (АСР нестійка). До непрямих показників якості регулювання відноситься, наприклад, лінійний інтегральний І₁, який використовується для оцінки якості аперіодичних перехідних процесів: І₁=, де- відхилення регульованої змінної від заданого значення в кінці перехідного процесу. Фізичний смисл критерію: необхідно забезпечити мінімум площі під кривою перехідного процесу (мінімальні відхиленняХ₁ та час регулювання t_р). Для коливальних процесів використовується квадратичний інтегральний показник І₂.

І₂= .

Перехідний процес визначається параметрами системи регулювання і характером регулюючих та збурюючих дій. Змінюючи параметри та структуру АСР, можна добиватися потрібних за вимогами до ведення технологічного процесу покажчиків якості.