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

довольно высока, поэтому введение дифференциальной составляющей в такой контур регулирования приведет к дополнительным коле­ баниям параметра. Следовательно, использовать элемент предва­ рения в этих системах нецелесообразно.

Импульсный регулятор целесообразно использовать при регули­ ровании объекта с импульсным элементом. В этом случае в начале каждого дискретного интервала времени в регулятор поступает сигнал, содержащий новую информацию. При этом регулирующее воздействие осуществляется за очень короткий промежуток вре­ мени — интервал регулирования b,tc. Затем сигнал рассогласования текущего и заданного значений регулируемого параметра не посту­ пает, а подается вновь лишь в следующий интервал регулирования.

Такой регулятор позволяет получить критическое демпфирование регулируемого параметра в объекте регулирования с импульсным элементом и запаздыванием при воздействии одной только интег­ ральной составляющей. На рис. IV-23 приведена характеристика работы такой системы.

Поскольку импульсный регулятор воздействует на объект регу­ лирования в течение небольшого интервала времени, то время изодрома R, необходимое для критического демпфирования, опреде­ ляется этим интервалом, а также коэффициентом передачи контура регулирования:

R = KpAtc - (IV,IS)

При времени изодрома, равном половине этой величины, в кон­ туре регулирования возникают незатухающие колебания. Кри­ тическое демпфирование такого контура может быть получено также при использовании обычного изодромного регулятора, настроечные параметры которого определяются в зависимости от чистого запаз­ дывания объекта и величины дискретного интервала.

В случае применения импульсного регулятора для достижения критического демпфирования достаточно воздействия интегральной составляющей. При этом чистое запаздывание объекта должно быть меньше разности Д£ — Д£с ; если же оно больше, критическое демпфи­ рование не может быть получено. В последнем случае контур регу­ лирования должен быть настроен так, чтобы регулятор действовал только в некоторые моменты к, определяемые из соотношения

к - ш—

Необходимо отметить, что контур регулирования работает лучше, если объект обладает чистым запаздыванием, так как при этом не поступает информация в интервалах, меньших, чем время запаздывания.

В объектах, у которых чистое запаздывание является опреде­ ляющим фактором, импульсный интегральный регулятор, в отличие от регулятора непрерывного действия, позволяет получить кри­ тическое демпфирование параметра. Это аналогично действию

117

дополнительной обратной связи и указывает на то, что объекты с чистым запаздыванием лучше регулировать импульсным инте­ гральным регулятором, чем обычным.

Для регулирования объекта, обладающего емкостными свой­ ствами, целесообразнее использовать пропорциональный регулятор. В этом случае сигнал на выходе регулятора появляется не.сразу, он задерживается на. время интервала регулирования и воздействует скачкообразно, приводя к ускоренному изменению регулируемого параметра. В конце интервала регулирования рассогласование между текущим и заданным значениями регулируемого параметра стано­ вится равным нулю и действие пропорциональной составляющей прекращается. На рис. IV-24 показана работа импульсного изодромного регулятора с объектом регулирования, обладающим чистым

Для того чтобы исключить перерегулирование, диапазон про­ порциональности регулятора устанавливают достаточно широким, причем определяющим настроечным параметром является время изодрома R. В случае критического демпфирования регулируемого параметра

С целью ускорения реакции контура регулирования на воз­ мущающее воздействие диапазон пропорциональности регулятора следует постепенно уменьшать до появления признаков перерегу­ лирования параметра.

Обычный регулятор непрерывного действия, в который заданное и текущее значения регулируемого параметра подаются в виде электрических или пневматических сигналов, может быть непосред­ ственно соединен с импульсным устройством8 . При использовании анализатора непрерывного действия для этого применяют два импульсных устройства, одно из которых дает общий, а другое — дискретный интервалы регулирования. На рис. IV-25 приведена схема такого контура регулирования с пневматическим регулятором.

118

Погрешности импульсных систем регулирования. Выше при ана­ лизе импульсных систем основное внимание было уделено поведению контура регулирования при изменении заданного значения регу­ лируемого параметра до начала дискретного интервала. В этом случае регулятор вступал в работу при появлении рассогласования..

Однако большинство регуляторов используется для поддержания регулируемого параметра на заданном значении при изменениях нагрузки, которые могут происходить внутри дискретного интер­ вала, но не синхронно с подачей импульсов. Если максимальное изменение нагрузки происходит до начала дискретного интервала,,

при наилучшем варианте является уменьшение интервала регу­ лирования, а при наихудшем — уменьшение дискретного интервала.

"Установлено, что длительность дискретного интервала должна

№

Тогда

\ am /mm

Из последнего неравенства видно, что в случае импульсного регулирования контура при изменении нагрузки может наблюдаться ошибка, равная 100%, поэтому необходимо строго контролировать работу схем с импульсными регуляторами. Наиболее трудными для регулирования являются объекты, обладающие чистым запаз­ дыванием. Для них целесообразно применять импульсные регу­ ляторы с дискретным интервалом, равным времени чистого запаз­ дывания. При регулировании объектов, в которых преобладают емкостные свойства, лучше использовать регуляторы непрерывного действия. Однако если в последнем случае применяется импульсное регулирование, то дискретный интервал регулятора должен быть как можно меньше. При этом ошибка в работе контура в случае изменения нагрузки будет минимальной.

Регулирование с использованием

цифровых вычислительных машин

Регулирование ряда переменных параметров объекта может осуществляться посредством цифровой вычислительной машины (ЦВМ), в программу которой заложены определенные типы обратных связей. При этом ЦВМ последовательно управляет отдельными контурами регулирования. Основным критерием, определяющим целесообразность использования ЦВМ для регулирования тех или иных объектов, является экономический.

При использовании ЦВМ каждая переменная объекта измеряется периодически и регулируется импульсно. Следовательно, свойства таких контуров регулирования аналогичны рассмотренным ранее.

На рис. IV-27 представлена принципиальная схема регулиро­ вания объекта посредством ЦВМ. Так как при работе с ЦВМ регу­ лирование переменных параметров осуществляется последовательно, то для каждого из них устанавливаются свое задание и свои на­ строечные параметры регулятора. Выходные сигналы с ЦВМ по­ даются на соответствующие исполнительные устройства.

Управление клапанами. С целью накопления определенного коли­ чества информации и периодической реакции иа нее выходной сигнал импульсного регулятора должен подаваться в контур регулирования с некоторой задержкой. При этом до подачи следующего импульса регулирующий клапан будет удерживаться в определенном поло­ жении. Аналогично может быть зафиксировано, например, поло­ жение вала двигателя или заряд конденсатора на выходе усилителя. Затем при каждом цикле обегания ЦВМ на основе решения соответ­ ствующего уравнения воздействует на двигатель или изменяет заряд конденсатора. При этом выходной сигнал, подаваемый с ЦВМ, может

120