2.2 Принцип керування за збуренням

• 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.

• 

• Величина і знак керуючого впливу повинні бути такими, щоб повністю або значною мірою компенсувати вплив збурюючого впливу на об'єкт. Системи, побудовані за цим принципом, працюють за розімкненим колом, тобто не мають зворотного зв'язку.

• На сьогодні принцип керування за збуренням у збагачувальній практиці застосовується рідко. Основна причина цього — складність, а часто і неможливість виміряти і врахувати всі збурення, що діють на об'єкт. Звичайно враховується дія лише одного або декількох найбільш істотних збурень, які вимірюються контролюючими пристроями.

• Приклад реалізації САР за збуренням показано на рис. 1.

• На представленій схемі не показані проміжні ланки — елемент порівняння і задаючий пристрій.

• Принцип роботи схеми зрозумілий з рисунка. Особливість реалізації схеми — вибір каналу керування на об'єкті (Х(t)), здатного компенсувати вплив збурюючого впливу на вихідний параметр.

• Основна перевага систем за збуренням — висока швидкодія кіл компенсації, оскільки система реагує безпосередньо на причину, а не на наслідок, тобто регулятор починає працювати в момент виникнення збурення на вході в об'єкт керування. Недолік розімкнутих САР — реакція тільки на основні збурення, які можна виміряти, і нереагування на завади (другорядні впливи).

• При надходженні на об'єкт декількох основних збурень необхідно передбачати таке ж число локальних САР. Це суттєво ускладнює систему керування об'єктом. Тому розімкнуті системи застосовують у випадку наявності одного основного збурення і високого самовирівнювання об'єкта.

На стенді можливо реалізувати такі закони регулювання П , ПІ, ПІД.

Законом регулювання - називають залежність керуючого сигналу, що виробляється регулятором, від сигналу розузгодження у часі. Закон регулювання в загальному вигляді може бути записаний залежністю:

μ = kφ (Δ, t)

Структурна схема стабілізуючої САР: μ – вплив регулятора на регулюючий орган (РО) за допомогою виконавчого механізму (ВМ); Δ – сигнал розузгодження, виділений на елементі порівняння (ЕП) і рівний векторній різниці між поточним (yт) і заданим (yз) значеннями регульованої величини.

Формування закону регулювання здійснюється відповідно до алгоритму перетворення сигналу, що проходить через регулятор (корегувальний пристрій) в напрямі вхід — вихід. У ряді випадків у формуванні закону регулювання беруть участь сигнали різних зворотних зв'язків; «жорстких», якщо сигнал пропорційний регулюючій дії, і «гнучких», якщо в оператора входять похідні.

У реальних системах закон регулювання виконується з певними обмеженнями, які визначаються областю нормальних режимів роботи об'єкта, регулятора або корегувальних пристроїв, елементів системи. У системах промислової автоматики найбільшого поширення набули такі закони регулювання:

1. Пропорційний закон регулювання (П) , реалізується статичним або П-регулятором з параметром налаштування;

2. Інтегральний закон регулювання (І) , що реалізовується астатичним або І-регулятором з параметром налаштування K₂;

3. Пропорційно-інтегральний закон регулювання (ПІ) , реалізовується ізодромним або ПІ-регулятором з параметрами налаштування K₁ та

4. Пропорційно-інтегрально-диференціальний закон регулювання (ПІД) , що реалізовується ізодромним регулятором з передуванням або ПІД-регулятором з параметрами налаштування K₁, , .

5. Пропорційно-диференціальний закон регулювання (ПД)

Для локального регулювання розглянемо ПІД закон регулювання:

2.3 Пропорціонально-інтегрально-диференціальний регулювання (автоматика) - найбільш складний алгоритм функціонування автоматичного регулятора, що включає вплив усіх розглянутих вище законів.

Реалізація цього закону пов’язана із застосуванням пружного зворотного зв’язку. На рис. 1 б подана перехідна функція ПІД-закону, де виділено області впливу складовими П, І і Д закону.

Регулятори з передуванням значно поліпшують якість регулювання, особливо якщо об’єкт володіє великим запізненням та інерційністю. Вид перехідного процесу відповідає кривим, показаним на рис. 1 б.

Рівняння ПІД-закону мають вигляд:

,

що реалізовується ізодромним регулятором з передуванням або ПІД регулятором з параметрами налаштування K₁,

, .

Настроювальні параметри кр, Ті і Тр регулятора зумовлюють вид і якість перехідного процесу системи регулювання, як і динамічні властивості об’єкта.