Файл: Основы автоматизации производства.doc

Для получения более полных данных об объекте регулирования кривая разгона записывается при возбуждениях в обоих направлениях. Сначала контакт QS замыкается, а затем, после установления нового установившегося режима, контакт QS размыкается.

Порядок выполнения работы. Снимают кривые разгона. По кривым разгона методом касательных определяются следующие свойства объекта: полное запаздывание τ_п, постоянная времени объекта Т, степень самовыравнивания ρ и скорость разгона ε.

Содержание отчета. Отчет должен содержать принципиальную схему и описание установки, кривые разгона и основные свойства объекта регулирования, паспортные данные печи, термопары и потенциометра ЭПП-09. Отчет заканчивается выводами по работе.

Рис. 128. Схема лабораторной установки для построения кривых разгонов

Глава 16. Типы регуляторов

1. Классификация автоматических регуляторов

Основная функция регулятора состоит в том, чтобы выявить отклонение регулируемой величины от заданного значения, усилить это отклонение и преобразовать в перемещение исполнительного механизма или в управляющий сигнал регулирующего органа. Иными словами, автоматический регулятор – это комплекс устройств, предназначенных для измерения регулируемой величины, сопоставления ее с заданной и оказания регулирующего воздействия на процесс для устранения выявленного отклонения. Каждую из перечисленных функций выполняет определенная часть регулятора, который состоит из следующих узлов: чувствительного (измерительного) элемента, управляющего устройства с задатчиком, исполнительного механизма и регулирующего органа.

В литейных и термических цехах для автоматизации различных технологических процессов используют множество регуляторов, различающихся разнообразными признаками и конструкцией. Наиболее целесообразно классифицировать регуляторы по таким признакам, которые отражают и их конструктивные особенности. Эти классификации позволяют выявить также стороны регуляторов, которые трудно усмотреть в общей классификации, изложенной в гл. 1.

Регуляторы могут быть классифицированы по способу действия, по виду вспомогательной энергии и т. п.

Согласно первой классификации различают регуляторы прямого и косвенного (непрямого) действия. В регуляторах прямого действия измерительный элемент непосредственно воздействует на регулирующий орган. Эти регуляторы просты по устройству и надежны в работе, однако они обладают рядом недостатков: большая зона нечувствительности, малые пределы регулирования и невозможность дистанционного управления. В регуляторах косвенного действия регулирующий орган перемещается за счет энергии, получаемой от постороннего источника.

По виду вспомогательной энергии регуляторы косвенного действия подразделяются на гидравлические, пневматические, электрические и комбинированные. Гидравлические регуляторы обеспечивают плавное регулирование в широком диапазоне и создают большие усилия на регулирующий орган. Они надежны и удобны в эксплуатации, но имеют ограниченный радиус действия, определяемый длиной гидравлического трубопровода. Пневматические регуляторы обладают рядом положительных качеств, свойственных гидравлическим. Однако они сравнительно легко засоряются и поэтому требуют применения дополнительных воздушных фильтров. Характеристики пневматических регуляторов зависят от температуры и давления окружающей среды. Электрические регуляторы имеют практически неограниченный радиус действия, их работа мало зависит от температуры и давления окружающей среды. При конструировании комбинированных регуляторов стремятся использовать положительные характеристики каждого вида вспомогательной энергии.

По роду действия, т. е. по виду управляющего воздействия на регулирующий орган, различают регуляторы непрерывного и прерывистого (дискретного) действия. В регуляторах непрерывного действия регулирующий сигнал подается на исполнительный механизм непрерывно при наличии отклонения регулируемой величины от заданного значения. В регуляторах прерывистого (дискретного) действия регулирующий сигнал подается на исполнительный механизм через определенные интервалы времени. В паузах регулятор как бы оценивает произведенное им воздействие на регулируемый объект и формирует новый регулирующий сигнал с учетом произведенного воздействия.

По виду регулируемой величины различают регуляторы температуры, давления, расхода, уровня и т. д.

По конструктивному исполнению регуляторы могут быть приборными, аппаратными и агрегатными. Приборные регуляторы содержат измерительное устройство, которое одновременно выдает сигнал на измерительный прибор, регистрирующий значение контролируемой величины, и сигнал управления. К приборным регуляторам относятся электронные потенциометры, автоматические мосты, логометры и т. п. В регуляторах аппаратного типа вырабатывается только управляющий сигнал. В состав таких регуляторов входят измерительный блок и электронное устройство, формирующие законы регулирования. В регуляторах агрегатного типа преобразовательно-усилительный блок сравнивает сигналы первичного преобразователя и задатчика и формирует выходной сигнал.

2. Регуляторы прерывистого (дискретного) действия

Регуляторы прерывистого действия подразделяются на позиционные, импульсные и цифровые.

Позиционными (релейными) называют регуляторы, у которых регулирующий орган может занимать определенное число положений. В литейных и термических цехах используются в основном двух- и трехпозиционные регуляторы.

В двухпозиционных регуляторах регулирующий орган может занимать только два положения: больше-меньше, включено-выключено или открыто-закрыто. Количество энергии или вещества, подводимое к объекту или отводимое от объекта при установке регулирующего органа в положение «больше», будет превышать среднюю потребность, а в положении «меньше» будет ниже нее. Например, при регулировании температуры в электрической печи регулятор при значении регулируемой величины ниже заданного значения включает нагревательные элементы, а при превышении – выключает. Отклонения температуры от заданного значения оказывают влияние на длительность включения и выключения нагревательных элементов. При таком способе регулируемая величина колеблется относительно заданного значения.

Изменение мощности и регулируемой температуры во времени при двухпозиционном регулировании температуры печи показано на рис. 129. Величины t₁ и t₂ определяют возможные стабильные температуры печи, соответствующие длительному включению нагревательных элементов с мощностями N₁ и N₂ соответственно. Значения мощностей выбраны таким образом, чтобы заданная температура t_зад находилась в интервале температур t₁ и t₂.

Основные параметры такого процесса могут быть определены по приближенной формуле

где Δt⁺ – отклонение температуры от заданного значения, °С; N₁ и N₂ – мощности нагревательных элементов, кВт; τ_п – время запаздывания, с; Т – постоянная времени объекта, с.

Рис. 129. Изменение при диухпозиционном регулировании: а – температуры; б – мощности

Рис. 130. Графическое изображение действия импульсного регулятора

Как видно из формулы, колебания регулируемой температуры уменьшаются при уменьшении регулируемой мощности N1 – времени запаздывания τ_п и увеличении постоянной времени объекта Т.

Уменьшение регулируемой мощности N₁ – N₂ вызывает сближение температур t₁ и t₂ до заданной температуры t_зад.

В тех случаях, когда не требуется высокая точность регулирования, мощность N₂ можно принимать равной нулю, а мощность N₁ – равной максимальной мощности, т. е. регулировать по принципу включено-выключено.

Колебание температуры снижается при уменьшении времени полного запаздывания τ_п. Здесь под запаздыванием понимается не только время запаздывания объекта, но и время запаздывания самого регулятора. Следовательно, колебания температуры могут быть уменьшены путем выбора регулятора с меньшим диапазоном нечувствительности 2Δt_н.

Колебание температуры уменьшается при увеличении постоянной времени объекта Т. Поэтому чем больше емкость объекта, тем благоприятнее осуществляется двухпозиционное регулирование.

Одним из основных недостатков двухпозиционного регулирования является невозможность сочетания быстрого нагрева (для этого необходима большая мощность) и высокой точности регулирования, для которой требуется небольшая избыточная мощность.

Дальнейшее развитие позиционного регулирования пошло в двух направлениях: улучшение свойств двухпозиционного регулирования и переход на трехпозиционное регулирование. Первое направление обеспечивается созданием так называемого прерывистого двухпозиционного регулирования, т. е. введением дополнительных импульсов по первой и второй производным и применение» экспоненциальных обратных связей. При введении трехпозиционного регулирования колебания регулируемого параметра уменьшаются на 20 ... 30 % по сравнению с колебаниями при двухпозиционном регулировании.

В трехпозиционных регуляторах регулирующий орган может занимать дополнительно еще среднее положение, обеспечивающее подачу энергии или вещества в объект в количествах, соответствующих его потреблению при нормальной нагрузке и заданном значении регулируемой величины. Таким образом, в трехпозиционных регуляторах включение и выключение мощности осуществляется также ступенчато, но имеется некоторая зависимость между отклонением регулируемой величины от заданного значения и включаемой мощностью. Трехпозиционные регуляторы способны вести регулирование более качественно, чем двухпозиционные.

Смотрите также файлы

Федосеев П.Г. Основы проектирования транзисторных стабилизаторов напряжения учеб. пособие для студентов специальности 0615 Звукотехника.pdf

Фиделев А.С. Автотракторный транспорт в строительстве учеб. пособие.pdf

L_E_K_Ts_I_Ya_6.doc

Lekts_ya_5.doc

Хатипов А.Э.-А. Курс проективной геометрии пространств с распадающимся абсолютом учеб. пособие.pdf

Файл: Основы автоматизации производства.doc

Глава 16. Типы регуляторов

1. Классификация автоматических регуляторов

2. Регуляторы прерывистого (дискретного) действия

Смотрите также файлы

Информация

Списки файлов

Дополнительно