Проаналізуйте основні особливості принципу комбінованого керування

Сучасні автоматичні системи високої точності звичайно будують на основі принципу комбінованого керування, що поєднує в собі принципи керування за відхиленням і за збуренням. При цьому в автоматичних системах комбінованого керування нарівні із замкненими контурами, що утворюються від’ємними зворотними зв’язками, є ланцюги компенсації основного збурюючого впливу Z(t) або додатковий ланцюг компенсації помилок від задаючого впливу. Подібні системи рекомендується застосовувати для керування об’єктами, які характеризуються наявністю істотних збурень, великою інерційністю і присутністю транспортного запізнення.

Принцип комбінованого керування вільний від недоліків САР за відхиленням і збуренням і поєднує їх переваги.

Проаналізуйте перехідну характеристику системи керування

Перехідною характеристикою називається зміна вихідної величини в часі при подачі на вхід впливу(збурення)

Проаналізуйте принципи автоматичного керування

Побудова апаратури керування і автоматичних систем основується на ряді загальних принципів регулювання, основні з яких такі:

• принцип регулювання за відхиленням,

• принцип регулювання за збуренням,

• принцип комбінованого регулювання,

• принцип адаптації.

При́нцип регулюва́ння за відхи́ленням

Якщо в автоматичній системі керуючий вплив виробляється на основі інформації про відхилення регульованої величини від заданого значення, то кажуть, що система побудована на основі принципу регулювання за відхиленням, або принципу зворотного зв'язку. Для реалізації цього принципу в регулюючому пристрої необхідно здійснювати порівняння дійсного значення регульованої величини із заданим значенням та управляти об'єктом в залежності від результатів цього порівняння.

При́нцип регулюва́ння за збу́ренням

Принцип керування за збуренням, або принцип компенсації збурень, полягає в тому, що керуючий вплив у системі виробляється в залежності від результатів вимірювання збурення, що діє на об'єкт. Іншими словами, в даних системах керуючий вплив є функцією збурюючого впливу

При́нцип комбіно́ваного регулюва́ння

Сучасні автоматичні системи високої точності звичайно будують на основі принципу комбінованого керування, що поєднує в собі принципи керування за відхиленням і за збуренням. При цьому в автоматичних системах комбінованого керування нарівні із замкненими контурами, що утворюються від’ємними зворотними зв’язками, є ланцюги компенсації основного збурюючого впливу Z(t) або додатковий ланцюг компенсації помилок від задаючого впливу. Подібні системи рекомендується застосовувати для керування об’єктами, які характеризуються наявністю істотних збурень, великою інерційністю і присутністю транспортного запізнення.

Принцип комбінованого керування вільний від недоліків САР за відхиленням і збуренням і поєднує їх переваги

Проаналізуйте схеми автоматичного регулювання витрати

Витрата є найважливішим контрольованим і регульованим параметром у всіх технологічних процесах і є одночасно основним керуючим впливом для підтримування інших параметрів і фактично визначає матеріальні та енергетичні ресурси процесу.

Системи регулювання витрати мають такі особливості: мала інерційність ОК, наявність високочастотних пульсацій у потоці, зумовлених роботою помп і компресорів, нелінійність залежності степеня відкривання клапана (командного тиску на ВМ) і витратою, а також між витратою і перепадом тиску на звужуючому пристрої в каналі вимірювання.

Найчастіше ОК при регулюванні витрати – це дільниця трубопроводу між датчиком витрати та РО, тобто керуючий канал – це ”витрата речовини через датчик (витратомір) – витрата речовини через клапан”.

Наближено динаміка такого каналу описується передавальною функцією аперіодичної ланки з чистим запізненням

(8.1)

а) б)

1 – поршнева помпа; 2 – датчик витрати; 3 – регулятор;

4 – виконавчий механізм і регулюючий орган

Рисунок 8.1 – Типові АСР витрати

Проаналізуйте схеми автоматичного регулювання рівня

Рівень рідини, як і витрати, є доволі поширеним вимірюваним і регульованим параметром. В багатьох рідинно-фазних апаратах, ємностях, випарювачах та інших апаратах підтримується рівень рідини, сипучих матеріалів переповнення або рівень розділу фаз з метою уникнення переповнення або спорожнення апарату, а також для забезпечення нормального технологічного режиму їх роботи.

Рівень рідини в резервуарах і ємностях є, як правило, досить інерційним параметром, тому від датчиків не вимагається значної швидкодії.

Крім того, до підтримування рівня у більшості випадків не висуваються жорсткі умови до точності, тому що рівень, у більшості випадків, - допоміжний параметр. У зв’язку з цим, АСР рівня це прості, одноконтурні системи. Це ще зумовлено і тим, що значна частина ОК мають самовирівнювання

а) зі зміною витрати вхідного потоку

б) зі зміною витрати вихідного потоку

Проаналізуйте схеми автоматичного регулювання температури

Температура – це показник термодинамічного стану системи і використовується як вихідний параметр при регулюванні теплових процесів. Динамічні характеристики таких процесів як об’єктів керування залежать від багатьох чинників (фізико-хімічних параметрів процесу, конструкції апарата, умов теплопередачі), тому сформувати загальні рекомендації щодо синтезу АСР важко, потрібно проводити аналіз кожного конкретного процесу. Крім того особливістю регулювання теплових процесів є їх інерційність. Інерційність теплових процесів зв’язана з теплообміном, забезпечити високу швидкість якого досить складно. В системах регулювання температури існують дві інерційні ланки: сам об’єкт керування і датчик температури.

2

3

Рисунок 8.11 – Температури з регулятором прямої дії

Проаналізуйте схеми автоматичного регулювання тиску

Тиск є показником співвідношення витрат газової фази на вході та виході апарата і характеризує умови збереження матеріального балансу за цією фазою. Тиск в цих апаратах, як правило, є мірою степені заповнення їх аналогічно рівню для рідинних систем.

Регулюючою дією при підтримуванні тиску є найчастіше зміна витрати вхідного або вихідного потоку.

Регулятори прямої дії, побудовані на основі П-закону регулювання. Вони мають високу стійкість, одначе їм властива статична похибка. Проте їх з успіхом застосовують на блочному обладнанні нафтогазового промислу.

а ) “до себе”; б) “після себе”;

Рисунок 8.8 – Схеми регуляторів прямої дії тиску.

Проаналізуйте фазо-частотну характеристику (ФЧХ)

Проаналізуйте частотні характеристики САК

Частотні характеристики описують передатні властивості САК в режимі сталих гармонійних коливань, викликаних зовнішнім гармонійним впливом. Ці характеристики широко використовують в ТАК, тому що реальні зовнішні впливи можуть бути представлені у вигляді суми гармонійних сигналів. Вони визначаються змушеною складовою рішення диференціального рівняння при подачі на вхід впливу:

. (3.9)

При гармонійному впливові на вході вихідна величина після закінчення перехідного процесу ( ) також змінюється за гармонійним законом, але з іншою амплітудою та фазою. При цьому відношення амплітуд вихідної і вхідної величин дорівнює модулю, а зрушення фаз – аргументу частотної передатної функції - відношенню вихідної величини до вхідної, перетворених за Фур'є при нульових початкових умовах.

Крива, яку описує кінець вектора частотної передатної функції на комплексній площині при зміні частоти від до називається амплітудно-фазовою частотною характеристикою (АФЧХ).

Крім АФЧХ, що є самою загальною частотною характеристикою, розрізняють наступні різновиди частотних характеристик:

- амплітудна частотна характеристика (АЧХ) – графік функції ;

- фазова частотна характеристика (ФЧХ) – графік функції ;

- речовинна частотна характеристика – графік функції ;

- уявна частотна характеристика – графік функції .

Стійкість САК. Дайте оцінку критерію Гурвіца

Стійкість САК. Критерій Гурвіца

Стійкість САК. Обґрунтуйте критерій стійкості Гурвіца

Одною з найважливіших характеристик автоматичної системи є стійкість. Система, яка не володіє стійкістю, не може виконувати функції управління і має нульову або навіть від’ємну ефективність. Стійкістьавтоматичноїсистеми – цевластивістьсистемиповертатись у вихіднеположеннярівновагипіслязакінченнявпливу, якийвивів систему ізцього стану. Нестійка система не повертається у вихіднеположення, а безперервновіддаляєтьсявіднього.Необхідною умовою стійкості є додатність всіх коефіцієнтів характеристичного рівняння.

Критерій стійкості Гурвіца– це алгебраїчний критерій, базується на аналізі характеристичного рівняння системи. Критерій Гурвіцаформулюється так: автоматична система, яка описуєтьсяхарактеристичнимрівнянням:

а₀ р^п + а₁ р^п-1 + ... + а_п = 0, (4.1)

стійка, якщо головний визначник та всі його діагональні мінори додатні: ₁ > 0, ₂ > 0, ... , _п > 0.

Головний визначник складають, користуючись наступним правилом: на головній діагоналі записують коефіцієнти характеристичного рівняння від а₁ до а_п(в порядку зростання індексу), потім в кожному стовпчику вище діагональних коефіцієнтів записуються коефіцієнти з послідовно зростаючими індексами, а нижче – з послідовно спадаючими індексами. При досягненні нульового або п-го індексу далі ставлять нулі (матриця 4.2).

Кожний діагональний мінор Δ_k-1 визначника Гурвіца утворюють з попереднього мінора Δ_k шляхом викреслювання нижнього рядка і правого стовпчика (в 4.2 – пунктирні лінії).

Якщо головний визначник або будь-який діагональний мінор рівний 0, а всі решта визначників додатні, то система знаходить-

ся на межі стійкості.

 ₁₂₃

а₁ а₃ а₅ ... 0

а₀ а₂ а₄ ... 0

0 а₁ а₃ ... 0 (4.3)

... ... ... ... …

00 0 а_п-2 а_п

Розглянемо частковий випадок застосування критерію стійкості Гурвіца.Для рівняння третього порядку:

а₀ р³ + а₁ р² + а₂ р + а₃ = 0,

умова стійкості:

а₀>0;₁=a₁>0; =a₁a₂-а₀ а₃>0; ₃=a₃₂>0.

Остання нерівність при а₃>0 еквівалентна нерівності ₂>0.

Отже, для системи третього порядку крім додатності всіх коефіцієнтів вимагається, щоб добуток середніх коефіцієнтів був більший, ніж добуток крайніх коефіцієнтів. Це частковий випадок критерію Гурвіца – критерій Вишнеградського