Файл: Шински Ф. Системы автоматического регулирования химико-технологических процессов.pdf

с астатической составляющей в течение длительного времени по­ давать сигнал рассогласования, то его выходная величина достигнет предельиого значения. Это может происходить в случае размыкания контура регулирования при отключении объекта или переводе его на ручное управление.

При отключении объекта регулирования закрытием вручную регулирующего клапана астатическая составляющая регулятора изменяет его выходной сигнал до верхнего предела, стремясь по­ высить значение регулируемого параметра. При этом даже в случае

г, с,т

г,с

100%-пого выходного сигнала регулируемый параметр не начнет приближаться к заданному значению. При обычной же работе регу­ лятора для этого достаточно, чтобы его выходной сигнал составлял только 50% .

На рис. IV-5 показана зона пропорциональности контура регули­ рования при отключении объекта. Мы видим, что регулятор не всту­ пает в работу до тех пор, пока текущее значение параметра не пре­ высит заданного значения. При регулировании с предварением дифференциальная составляющая не воздействует на выходной

сигнал регулятора, так как текущее значение регулируемого па­ раметра находится вне зоны пропорциональности. Отметим, что в этом случае заданное значение параметра также находится вне зоны пропорциональности. При этом астатическая составляющая регулятора воздействует иа зону пропорциональности до тех пор, пока выходной сигнал регулятора не достигнет значения, соответ­ ствующего давлению питания (которое значительно больше верхнего предела стандартного выходного сигнала).

В пневматических регуляторах давление питания обычно со­ ставляет 1,4 кгс/см2 . Таким образом, при длительном отключении

уменьшить до 0, давление сжатого воздуха в камере изодрома, равное выходному сигналу регулятора, составит 1,4 кгс/см2 . При работе регулятора обратного действия или при отклонении регулируемого параметра от заданного значения в другом направлении давление сжатого воздуха в камере изодрома упадет до 0, несмотря иа то, что стандартный выходной сигнал регулятора соответствует да­ влению 0,2 кгс/см2 .

Для периодических аппаратов, пуск которых производится несколько раз в день, эта проблема особенно серьезна. Так, напри­ мер, подобная задача возникает при регулировании температуры реакторов периодического действия, перерегулирование которых недопустимо. Приведенная схема регулирования может быть не­ сколько улучшена путем использования регулятора с элементом предварения на входе5 . Работа ряда новых регуляторов основана на этом принципе.

Для отключения астатической составляющей регулятора при размыкании контура необходимо, чтобы регулятор получал инфор­ мацию о размыкании. Это можно осуществить с помощью переклю­ чателя, установленного в линии изодрома, который отключал бы механизм изодрома при достижении выходным сигналом регулятора 100% своей величины; при этом регулятор действовал бы как про­ порциональный (или пропорционально-дифференциальный).

При отсутствии автоматического устройства, отключающего ра­ боту механизма изодрома, возможно запаздывание выходного сигнала регулятора. Чтобы избежать этого, изменяют настройку выходного сигнала регулятора в соответствии с новой нагрузкой, отличной от номинального значения. Однако при очень большом изменении

временное демпфирование регулируемого параметра, который под действием интегральной составляющей регулятора медленно возвра­ щается к заданному значению.

На рис. IV - 6 показано изменение регулируемого параметра при различных значениях настройки выходного сигнала (нагрузки) ПИД-регулятора.

100

Заданное значение параметра находится за пределами (рис. IV - 6, а) зоны пропорциональности регулятора или внутри этой зоны (рис. IV - 6, б). В результате в первом случае параметр достигает заданного значения через длительное время, а во втором под дей­

При отсутствии воздействия по производной регулируемый параметр будет приближаться к заданному значению медленнее, чем в предыдущих случаях.

Рлс. IV-6. Кривая переходного процесса в контуре с ПИД-регу- лятором при различных начальных значениях нагрузки.

Номинальная нагрузка q (выходное значение сигнала в момент времени £2 ) отличается от предварительно установленного значения нагрузки на регуляторе на величину, определяемую действием астатической составляющей:

ti

Если значение b установить равным значению д, возникнет не­ которое перерегулирование. Следовательно, для получения пере­ ходного процесса с критическим демпфированием регулируемого параметра необходимо настраивать регулятор на значение нагрузки, меньшее, чем номинальное.

На рис. IV - 6, а показан переходный процесс для случая, когда диапазон пропорциональности регулятора установлен ниже задан­ ного значения регулируемого параметра. Определение значения настроечных параметров пропорциональной, дифференциальной и ин­ тегральной составляющих регулятора при работе в установив­ шемся режиме проводят аналогично тому, как это делалось при непрерывном регулировании. При этом переходный процесс при

Перевод регулятора с автоматического управления на ручное.

При ручном управлении контур регулирования разомкнут, поэтому

101

из-за наличия в регуляторе усилителя небольшое отклонение па­ раметра может постепенно привести к отклонению выходного зна­ чения регулятора до одного из крайних значений. При этом в ра­

с автоматического управления на ручное и обратно, снабжаются механизмом изменения действия нзодрома, позволяющим поддержи­ вать требуемое значение регулируемого параметра при переводе регулятора с ручного управления на автоматическое и обратно. Такие переключатели называют «безударными». Имеются регуля­

вектор последнего будет не строго вертикалей. По векторной

Взаимодействие составляющих закона регулирования. Интеграль­ ная и дифференциальная составляющие закона регулирования, воздействуя на выходной сигнал, одновременно влияют друг на друга. От интегральной составляющей зависит скорость изменения выходного сигнала, с которой регулируемый параметр возвращается к заданному значению. Дифференциальная же составляющая сама реагирует на скорость изменения выходного сигнала.

При последовательном прохождении сигнала через элементы регулятора, отрабатывающие интегральную и дифференциальную составляющие, регулятор не обеспечивает идеального закона регу­ лирования (рис. IV - 8, а).

102