- •3. Классификация технологических процессов.
- •4. Первичные измерительные преобразователи (датчики).
- •5. Классификация датчиков.
- •6. Основные характеристики.
- •7. Чувствительные элементы датчиков давления, перепада давлений, расхода.
- •8. Преобразователи для чувствительных элементов.
- •9. Датчики температуры.
- •10. Термопары.
- •11. Термометры сопротивления.
- •12. Нестандартные датчики температуры.
- •13. Измерение температуры тел по их излучению.
- •Измерение влажности
- •Измерение расхода жидкостей и газов
- •Измерение деформаций.
- •Выбор сигнала связи
- •18. Регулирующие органы Назначение, параметры и основные требования к регулирующим органам.
- •Устройство и классификация регулирующих органов
- •21. Поворотные заслонки
- •Регулирующие клапаны с поступательным перемещением штока
- •Питатели сыпучих твердых тел
- •25. Направляющие аппараты тягодутьевых машин
- •Определение регулятора и его место в аср
- •Классификация регуляторов
- •32. Основные законы регулирования
- •33. Реальные регуляторы
- •35. Структурная схема п-регулятора. Особенности.
- •36. Структурная схема пи-регулятора. Особенности.
- •37. Структурная схема пид-регулятора. Особенности.
- •40. Требования, предъявляемые к электрическим автоматическим регуляторам
- •41. Комплекс средств регулирования акэср-2. Общие сведения.
- •42. Электрические им (электродвигательные)
- •44. Зависимости между параметрами регулятора, регулирующего блока и исполнительного механизма
- •49. Измерительные преобразователи ип-т10, ип-с10. Нормирующие преобразователи нп-н10, нп-р10. Назначение, устройство и принцип действия.
- •50. Приборы контроля температуры щтп02, щтс02. Назначение, устройство и принцип действия.
- •51. Контроллер р-130. Состав, структура, конструкция, модели.
- •52. Контроллер р-130. Состав модулей усо для ввода и вывода информации.
- •53. Контроллер р-130. Организация интерфейсных связей и локальной управляющей сети "Транзит".
- •54. Контроллер р-130. Локальная управляющая сеть "Транзит". Понятие "закрытой" и "открытой" сети.
- •55. Контроллер р-130. Функциональные возможности и программирование.
- •56. Контроллер р-130. Состав библиотеки алгоритмов по группам.
32. Основные законы регулирования
Для того, чтобы система автоматического регулирования была устойчивой и обеспечивала необходимое качество регулирования, регулятор должен обладать определенными динамическими характеристиками, которые могут быть описаны дифференциальными уравнениями, связывающими выходную и входную величины. Эти зависимости носят название законов регулирования, или алгоритмов регулирования. Для выполнения требуемых законов регулирования автоматические регуляторы должны содержать так называемые корректирующие устройства, с помощью которых можно изменять в нужном направлении (корректировать) их динамические характеристики.
Требуемые динамические характеристики регуляторов определяются динамическими характеристиками объектов регулирования.
Каждая практическая задача, различающаяся либо объектом регулирования, либо требованиями к качеству регулирования, точности и т.д., требует своего подхода, своего наиболее целесообразного для этого случая закона регулирования. Если пойти по этому пути, то для каждой системы автоматического регулирования пришлось бы разрабатывать свой уникальный регулятор. Организовать промышленное производство таких регуляторов было бы невозможно.
Для того, чтобы серийное производство регуляторов стало реальным, все многообразие известных законов регулирования было сгруппировано по сходным признакам. Унификация законов регулирования позволило осуществить унификацию конструкций регуляторов. Регуляторы каждой группы имеют теперь одни и те же конструктивные элементы и отличаются только положением органов их настройки.
Длительный опыт автоматизации ведущих отраслей промышленности (энергетика, металлургия и др.) убедительно показал, что подавляющее большинство задач по автоматическому регулированию могут быть решены регуляторами со следующими четырьмя линейными унифицированными законами регулирования: пропорциональным, интегральным, пропорционально-интегральным и пропорционально-интегрально-дифференциальным. Эти регуляторы называются соответственно: П-регуляторы, И-регуляторы, ПИ-регуляторы и ПИД-регуляторы. Рассмотрим основные характеристики этих регуляторов (ниже рассматриваются идеальные регуляторы).
33. Реальные регуляторы
Применение промышленных регуляторов обычно предполагает, что при работе в реальных условиях эти регуляторы ведут себя как идеальные. На этом предположении основаны все известные методы расчета настроек динамических параметров регуляторов.
Реальные регуляторы составляются из реальных звеньев. Поэтому передаточные функции реальных регуляторов отличаются от передаточных функций соответствующих идеальных регуляторов. Ш.Е. Штейнберг [9] предложил передаточную функцию Wp(p) реального регулятора представлять в виде произведения передаточной функции Wu.p(p) идеального регулятора и передаточной функции Wб(р) некоторого звена, которое получило название балластного звена.
. (3.10)
Если регулятор идеальный, то балластное звено Wб(р)=1. В случае реального регулятора балластное звено отлично от единицы. Анализ динамики балластного звена позволяет судить об особенностях структурной схемы и настройки того или иного реального регулятора.
Степень отличия реального регулятора от идеального для одного и того же прибора может быть различной. Она зависит от величины и формы входного сигнала и от динамических настроек регулятора, т.к. последние влияют на передаточную функцию балластного звена.
При некоторых соотношениях между настроечными параметрами модуль или фаза АФХ реального регулятора могут отличаться от идеального больше, чем на приведенное значение. Это означает, что данный регулятор эксплуатировать в таких режимах нежелательно.
Область настроек динамических параметров реального регулятора, при которых амплитудно-фазовые характеристики реального регулятора отличаются от амплитудно-фазовых характеристик идеального регулятора, осуществляющего тот же закон регулирования не более чем на 10% по модулю и 15? по фазе, называется областью нормальных режимов регулятора (ОНР).
Совокупность настроек конкретного типа регулятора, которые могут варьироваться при его эксплуатации, зависит не только границы области нормальных режимов но и от того, в каких пределах может изменяться каждый из настроечных параметров, от расположения границ области устойчивой работы регулятора (при определенных режимах у некоторых типов регуляторов могут возникнут автоколебания во внутреннем его контуре) и области скользящих режимов. Эту область настроек в отличие от ОНР будем называть областью допустимых настроек (ОДН) регулятора.
Область допустимых настроек обычно представляют в графической форме (ОДН одного из серийных ПИ-регулятора приведена на рис.3.15).
Рис.3.15
ОДН представляет собой область на плоскости динамических настрое ПИ-регулятора, по оси абсцисс которой отложены значения времени интегрирования, а по оси ординат - коэффициент усиления регулятора. Границы ОДН образуются следующими линиями: кривые 3, 4, 5, 6 - определяются крайними положениями ручек настройки динамических параметров kp и Ти; кривая 1 является границей области существования скользящего режима; кривая 7 определяется минимальной длительностью управляющих импульсов, которые могут обрабатываться исполнительным механизмом.
Скользящий режим - основной режим работы релейных регуляторов. В области, где скользящий режим не выполняется, релейные регуляторы работать не могут. Подробнее об этом будет сказано ниже.
Кривая 2 - определяется частотными характеристиками балластного звена, т.е. вышеупомянутыми условиями близости АФХ реального и идеального регуляторов. Для ПИД-регуляторов ОНР, а также ОДН будут представлять собой уже не плоскость, а трехмерное пространство или же набор плоскостей, каждая из которых соответствует определенному значению третьего динамического параметра - времени дифференцирования T0.
Для обеспечения качественной работы автоматических систем регулирования, необходимо следить, чтобы значения динамических параметров регулятора не выходили за пределы заштрихованной области. Если в результате расчета настроек, сделанных для системы, будут получены данные, не находящиеся внутри ОДН, то нужно выбрать или другой закон регулирования (например ПИД-закон), либо применить регулятор другого типа, имеющий более широкую область допустимых настроек. Если и это не решит задачу, то значит для данного случая необходимо разработать новый уникальный регулятор, обладающий требуемыми характеристиками.
34