Выбор оптимальных значений параметров регуляторов

Для каждого объекта с его характерными динамическими свойствами необходима соответствующая настройка регулятора. Оптимальные значения параметров настройки можно определить по специальным кривым, а также путем расчета. Однако на практике найденные значения параметров настройки корректируются при наладке регулятора по кривым регистрации регулируемой величины.

Приведем сведения, необходимые для приближенного определения значений параметров настройки.

П-регулятор. Чем больше предел пропорциональности, тем больше остаточное отклонение регулируемой величины. Чем меньше предел пропорциональности, тем больше амплитуда затухающих колебаний и больше время переходного процесса, но остаточное отклонение регулируемой величины в этом случае меньше.

Для пропорциональных регуляторов увеличение емкости объекта благоприятно влияет на качество регулирования, но при этом следует уменьшить пределы пропорциональности.

При наличии запаздывания надо увеличить пределы пропорциональности. Чем больше скорость перемещения регулирующего органа, тем выше устойчивость, а следовательно, и качество регулирования.

Необходимый предел пропорциональности

где V— скорость изменения регулируемой величины, выраженная в процентах приращения в единицу времени; ΔР — перемещение регулирующего органа в процентах полного хода, вызвавшее возмущение.

Для объектов без самовыравнивания предел пропорциональности можно определить по формуле

где i — коэффициент чувствительности измерительной части регулятора. Для объектов с самовыравниванием предел пропорциональности определяется по формуле

И-регулятор. С увеличением пределов пропорциональности уменьшается переходный период.

Необходимый предел пропорциональности определяется по формуле

ПИД-регулятор. Необходимый предел пропорциональности для этих регуляторов приближенно определяют по формуле

Не менее важным фактором для хорошей работы регулятора является рациональный выбор пределов зоны нечувствительности и скорости регулирования.

Регулятор не реагирует на отклонение регулируемой величины, если оно меньше значения Δ/2.

Большая зона нечувствительности, равная , ухудшает качество регулирования, так как регулятор в этих пределах не может обнаружить возмущение. Регулятор начнет реагировать лишь тогда, когда значение регулируемой величины выйдет за пределы этой зоны. Наличие большой зоны нечувствительности вызывает увеличение запаздывания регулятора. Однако для регулятора с электроприводом зона нечувствительности не должна быть чрезмерно малой, так как в этом случае будут происходить излишне частые включения, что приведет к быстрому износу привода.

При наличии запаздывания регулятора или выбега исполнительного механизма колебания регулируемой величины значительно превысят ширину зоны нечувствительности; в этих случаях полезно иметь несколько большую зону нечувствительности. Однако при этом увеличится запаздывание регулятора.

Для многоемкостных объектов со значительным переходным запаздыванием зону нечувствительности следует сокращать. Это улучшит качество регулирования и не приведет к излишне частым включениям исполнительного механизма, так как график регулирования сравнительно большое время не будет выходить из зоны нечувствительности А. При этом следует учитывать длительно допустимые отклонения адл_ИТ регулируемой величины. Следовательно, зона нечувствительности должна быть в пределах 0,3 ...0,5σ_длит.

Скорость регулирования выбирается сравнительно небольшой при работе объекта на малых нагрузках. При переходе на большую нагрузку скорость регулирования увеличивается. Снижение скорости регулирования может повысить устойчивость регулирования лишь в очень редких случаях, например при астатическом регуляторе на объекте большой емкости.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Анхимую В.Л., Опейко О. Ф., Михеев Н.Н. Теория автоматического управления. — М.: Дизайн ПРО, 2002.

2. Загинайлов В. И., Шеповалова Л. И. Основы автоматики. — М.: Колос, 2001.

3. Зимодро А. Ф., Скибенекий Г.Л. Основы автоматики. — Л.: Энергоиздат, 1984.

4. Методы классической и современной теории и автоматического управления: Учебник: В 3 т. — Т. 1. Анализ и статическая динамика систем автоматического управления / Под ред. Н. Е. Егупова. — М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2000.

5. Подлипенский В. С, Сабинин Ю.А., Юрчук Л. Ю. Элементы и устройства автоматики / Под ред. Ю.А.Сабинина. — СПб.: Политехника, 1995.

6. Шавров А.В., Коломнец А.П. Автоматика. — М.: Колос, 1999.

7. Шишмарев В. Ю. Типовые элементы систем автоматического управления. — М.: Изд. центр «Академия», 2004.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Предисловие 3

Введение 4

Глава 1. Основные понятия, цели и принципы управления 6

1. Основные понятия и определения 6

2. Примеры систем автоматического управления 7

3. Цели и принципы управления 14

4. Типовая функциональная схема САУ 15

5. Математические модели САУ 17

6. Классификация САУ 19

Глава 2. Классификация и общие характеристики элементов

автоматики 25

1. Основные понятия 25

2. Классификация элементов автоматики 33

3. Общие характеристики элементов автоматики 38

4. Динамический режим работы элементов 41

Глава 3. Классификация и основные характеристики

измерительных преобразователей 43

1. Общие сведения о преобразователях 43

2. Классификация измерительных преобразователей 46

3. Статические и динамические характеристики измерительных преобразователей 47

4. Структурные схемы измерительных преобразователей 51

5. Унификация и стандартизация измерительных преобразователей 54

Глава 4. Измерительные элементы систем автоматики (датчики) 56

1. Общие сведения 56

2. Датчики перемещений 56

3. Датчики скорости 63

4. Датчики температуры 64

5. Датчики давления 67

Глава 5. Задающие устройства и устройства сравнения 69

1. Задающие устройства 69

2. Устройства сравнения 72

Глава 6. Усилители 75

1. Общие сведения..., 75

2. Магнитные усилители 76

3. Электромашинные усилители 79

4. Полупроводниковые усилители 81

Глава 7. Переключающие устройства (реле) 95

1. Общие сведения и классификация реле 95

2. Нейтральные электромагнитные реле постоянного тока 96

3. Тяговые и механические характеристики электромагнитного реле 99

4. Электромагнитные реле переменного тока 102

5. Поляризованные электромагнитные реле 103

6. Контакты реле. Средства дуго- и искрогашения 106

7. Реле времени 109

8. Тепловые реле 111

Глава 8. Исполнительные устройства 114

1. Общие характеристики исполнительных устройств 114

2. Электрические серводвигатели 115

3. Гидравлические двигатели 120

4. Сервоприводы с электромагнитными муфтами 122

5. Шаговые сервоприводы 124

Глава 9. Типовые звенья САУ 127

1. Режимы работы объекта. Возмущающие воздействия 127

2. Апериодическое (инерционное, статическое) звено 130

3. Астатическое (интегрирующее) звено 134

4. Колебательное (апериодическое 2-го порядка) звено 136

5. Пропорциональное (усилительное, безынерционное) звено ... 138

6. Дифференцирующее звено 139

7. Запаздывающее звено 142

8. Логарифмические частотные характеристики динамических звеньев 145

Глава 10. Соединение звеньев в САУ 152

1. Типовые соединения звеньев 152

2. Сложные соединения звеньев 155

3. Аппроксимация сложных объектов совокупностью нескольких типовых звеньев 156

Глава 11. Синтез САУ или выбор типа регулятора 159

1. Структурные схемы САУ 159

2. Понятие обратной связи 160

3. Классификация регуляторов по реализуемому закону регулирования 161

Глава 12. Анализ устойчивости и качества работы САУ 165

1. Понятие устойчивости САУ 165

2. Показатели качества работы САУ 167

3. Оптимальные процессы регулирования 169

4. Анализ устойчивости замкнутой системы 170

5. Вывод характеристического уравнения замкнутой системы

из передаточных функций объекта и регулятора 175

6. Критерии устойчивости САУ 178

7. Анализ качества работы замкнутой САУ 182

Глава 13. Цифровые системы автоматического управления 185

1. Включение ЭВМ в САУ 185

2. Логические устройства автоматики 188

3. Системы числового программного управления 199

4. Промышленные роботы 206

5. Управляющие микроЭВМ и микроконтроллеры 212

Глава 14. Системы телемеханики 222

1. Основные понятия 222

2. Принципы построения систем телемеханики 226

3. Линии связи 231

4. Методы преобразования сигналов 234

5. АСУ технологическими процессами и производством 239

Приложение 1. Экспериментальное определение динамических

характеристик объектов регулирования 248

Приложение 2. Выбор регуляторов 262

Список литературы 276

Ученое издание

Шишмарев Владимир Юрьевич

Автоматика

Учебник

Редактор В.Н.Махова

Технический редактор Е. Ф. Коржуева

Компьютерная верстка: С. Ф. Блудова

Корректоры М. В. Дьяконова, С. И. Нечаева

Изд. № А-1198-1. Подписано в печать 24.12.2004. Формат 60 * 90/16. Гарнитура «Тайме». Печать офсетная. Бумага тип. № 2. Усл. печ. л. 18,0. Тираж 8000 экз. Заказ № 14435.

Лицензия ИД № 02025 от 13.06.2000. Издательский центр «Академия». Санитарно-эпидемиологическое заключение № 77.99.02.953.Д.004796.07.04 от 20.07.2004 117342, Москва, ул. Бутлерова, 17-Б, к. 360. Тел./факс: (095)330-1092, 334-8337.

Отпечатано на Саратовском полиграфическом комбинате. 410004, г. Саратов, ул. Чернышевского, 59.