Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Мет_АСУТПлабПI_2009.doc
Скачиваний:
4
Добавлен:
02.11.2018
Размер:
2.88 Mб
Скачать

Керування по збурюванню

АСУТП, побудовані на принципі регулювання по збурюванню, відносно прості в проектуванні й експлуатації, а сам принцип регулювання досить добре вивчений і освоєний конструкторами.

В даний час початі дослідження і розробка нового напрямку розвитку Асутпвироблення інваріантних АСУТП на основі теорії побудови інваріантних систем керування.

Режими ряду технологічних процесів виявляються близькими до границь їхньої стійкості (наприклад, до таким відносяться крупнотонажні установки первинної обробки нафти). Використання принципу інваріантості дозволило істотно поліпшити динамічні характеристики технологічного процесу. Система реалізована на базі ЕОМ «Електроніка60». За допомогою теорії інваріантості розроблені структура й алгоритми керування системи стабілізації товщини прокату, інваріантної щодо зміни параметрів і структури каналів.

Спроба сформулювати принцип побудови інваріантних АСУТП почата в роботі. Використання принципів інваріантості для побудови інваріантних кореляційноекстремальних систем показано в роботі. Справа в тім, що в звичайних кореляційноекстремальних системах покладається, що погрішності, внесені випадковими збурюваннями, в оцінці статистичних характеристик об'єкта керування або малі, або стабільні, і тому ними можна зневажити. Методи теорії інваріантості дозволяють побудувати кореляційноекстремальні системи, для яких ці обмеження зняті.

Інваріантні системи керування відносяться до класу систем з компенсацією збурювань. Ми вже згадували про принцип Понселе – регулюванні по збурюванню. Він полягає в тім, що в систему вводиться спеціальний пристрій, що компенсує вплив збурювань (компенсатор).

Система, показана на рис. 1.6, забезпечує компенсацію тільки одного обраного збурювання за рахунок вибору структури системи керування (структурну компенсацію), тому системи керування структурною компенсацією поширені досить обмежено.

Гостра необхідність побудови прецизійних систем керування привела до інтенсифікації робіт з поліпшення способів компенсації збурювань. У 1930х роках проф. Г.В. Щипанов знайшов достатні математичні співвідношення, що забезпечують компенсацію збурювань у системах керування. Цей факт був визнаний згодом відкриттям і став основою побудови теорії інваріантості. Сучасна теорія інваріантості дозволяє при визначеній структурі системи керування і властивостях її елементів забезпечувати абсолютну або часткову незалежність (інваріантість) однієї або декількох вихідних перемінних (координат) від одного або декількох впливів, що обурюють.

1 – датчик збурювань; 2 – підсилювальновиконавчий блок;

ПРО У – об'єкт керування; f– діюче збурювання

Рисунок 1.6 – Функціональна схема системи регулювання по збурюванню

У теорії інваріантості розрізняють три її види: абсолютну інваріантість – одержання нульових як змушеної (сталої), так і перехідної складових від дії збурювань при ненульових початкових умовах; повну інваріантість – компенсацію тільки змушеної складової; часткову інваріантість («інваріантість до ?») – компенсацію змушеної складовий з точністю до деякої малої величини ?.

Математично теорія інваріантних систем досить добре розвита, тому ми нижче зупинимося на деяких практичних моментах конструювання інваріантних систем керування.

Помітимо, що основні рішення теорії інваріантості, пропоновані для безперервних (аналогових) систем керування, справедливі і для імпульсних, і для цифрових систем керування. Це зв'язано з фундаментальними властивостями ідентичності динамічних властивостей імпульсних і безперервних систем.

Одним з основних вимог теорії інваріантості до інваріантних систем керування є наявність двох каналів передачі збурювань (принцип «двухканальності», запропонований Б.Н. Петровим). Зміст цієї вимоги неважко зрозуміти, розглянувши найпростішу функціональну схему системи регулювання по збурюванню (див. рис. 1.6).

Нехай деяке збурювання впливає на об'єкт керування ОУ. Тоді якби нам удалося створити деякий додатковий ланцюг, проходячи через яку збурювання перетворювалося в –, те впливаючи цим збурюванням на ОУ, ми б одержали повну компенсацію, тому що зрозуміло, що f = 0. Щоб реалізувати такий ланцюг на практиці, треба мати датчик , що вимірює збурювання, і забезпечити таку передатну функцію підсилювальновиконавчого блоку 2, щоб на його виході одержати значення збурювання – f. Якщо передатна функція блоку 2 залишається незмінної в широкому діапазоні амплітуд і частот, то інваріантість системи керування буде існувати практично для всіх збурювань, якщо вони, звичайно, не дуже великі. Це є одним з достоїнств інваріантних систем, тому що на впливи, що обурюють, може не накладатися ніяких обмежень, за винятком кінцівки його величини.

У ряді випадків по тим або інших причинах домогтися абсолютної інваріантості не вдається. Тоді, щоб поліпшити динамічні характеристики системи керування, у неї можна ввести контур керування по відхиленню (на рис. 1.7 блок 4). На цьому ж малюнку для ілюстрації приведені різні місця підключення зв'язку, що компенсує, для того випадку, коли збурювання впливає на об'єкт керування. У загальному випадку, однак, що обурює вплив може бути прикладено не тільки до об'єкта керування, але і до будьякого елемента або блоку системи керування або навіть до усім відразу. Задачі побудови інваріантних систем керування для безлічі збурювань і вихідних координат також вирішуються методами теорії інваріантості.

Особливої ефективності від застосування методів теорії інваріантості можна досягти стосовно до складних багатомірних нелінійних об'єктів керування. Справа в тім, що в багатозв’язних об'єктах керування зміна одного з регульованих параметрів веде до зміни інших так само, як зміна керуючого впливу для керування однієї з координат приводить до зміни інших. У системах керування по відхиленню задача обліку багатозв’язності керованих перемінних вирішується за допомогою математичних моделей, що, як відомо, завжди наближені. Тому точність керування з ростом складності об'єкта керування починає знижуватися, а в деяких випадках може привести до нестійкості керованого процесу. Методи теорії інваріантості дозволяють у визначених випадках домогтися автономності регульованих координат і виключити вплив перехресних зв'язків на якість керування.

1 – блок порівняння; 3 – підсилювальний блок; 3 – виконавчий орган; 4 – датчик відхилення фактичного значення регульованої величини від заданого; ДО – елемент, що компенсує; ОУ – об'єкт керування;

f – діюче збурювання; 5 – можливі місця підключення зв'язку, що компенсує

Рисунок 1.7 – Функціональна схема комбінованої системи регулювання, що забезпечує досягнення інваріантості за рахунок використання компенсаційного зв'язку