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

разности между выходным и входным сигналами блока к величине входпого сигнала, т. е. относительную разность сигналов блока:

т (t) — т T l — Т 2 g-t/Хг

Интегрируя полученное выражение в пределах от пуля до беско­

Величина этой ошибки при 10-минутном опережении и 9-минутном запаздывании такая же, как при 2-минутном опереженип и 1-мп- нутном запаздывании. Однако подынтегральные площади на гра­ фике переходного процесса будут лрп этом иметь различный вид. Поэтому для оценки величин хг и т 2 следует также определить время, при котором параметр контура регулирования без компен­ сирующих устройств максимально отклонится от заданного значе­ ния. Для этого в уравнении ( V I I I , 9) заменим величины хт и xq соответственно величинами т х и т 2 , продифференцируем полученное выражение и производную приравняем пулю. Из этого равенства

величины. Поэтому приведем некоторые рекомендации по предва­ рительному определению настроечных параметров блока.

210

После выбора предварительных значений настроечных парамет­ ров блока т х и т 2 необходимо еще раз проанализировать кривую переходного процесса контура регулирования. По данным этого анализа окончательно определяют точные значения параметров настройки. На рис. V I I I - 1 3 приведены кривые переходного процесса

настроечных параметров блока опережения—запаздывания, а также кривая переходного процесса системы регулирования без компенси­ рующего устройства.

продолжается длительное время, поэтому текущее значение компен­ сирующего воздействия мало. Разность величин т 4 и т 2 в этом слу­ чае определена правильно, а их абсолютные значения выбраны неправильно. Если площадь, описываемая кривой компенсиру­ ющего воздействия блока, найдена правильно, то для сохранения постоянства разности величин xi и т 2 они должны изменяться в од­ ном направлении на одну и ту же величину.

Из рис. V I I I - 1 3 , в следует, что значения xt и т 2 необходимо умень­ шить. При этом их соотношение увеличится, что, в свою очередь, вызовет смещение влево центра тяжести площади, расположенной под кривой выходного сигпала блока'опережения—запаздывания. В результате указанного изменения значений настроечных парамет­

Обеспечить абсолютную компенсацию изменения нагрузки объ­ екта с помощью блока опережения-запаздывания практически невозможно по следующим причинам. Во-первых, все объекты регулирования обладают, помимо чистого запаздывания, емкостными свойствами. Поэтому компенсация изменения нагрузки объекта с учетом только чистого запаздывания весьма приблизительна. Во-вторых, с изменением нагрузки меняются динамические характе­ ристики большинства объектов регулирования (например, в тепло­ обменнике время чистого запаздывания зависит от расхода тепло­ носителя в трубах). Можно создать более полную динамическую модель объекта регулирования, однако в этом случае очеиь трудно

этой площади под кривой вполне достаточно применения блока опе­ режения-запаздывания. На рпс. V I I I - 1 4 для сравнения приведены кривые переходного процесса теплообменника при ступенчатом изменении нагрузки в случае регулирования по возмущению с дина­ мической компенсацией и в случае регулирования по отклонению.

Если кривая переходного процесса объекта без компенсирующих устройств при изменении нагрузки пересекает заданное значение параметра, то применение только блока опережения—запаздывания может быть недостаточно. В таких случаях первая часть интеграль­ ной ошибки регулирования ликвидируется введением в контур дополнительного устройства инерционного запаздывания, а остав­ шийся разбаланс компенсируется блоком опережения-запаздывания. Примером такого объекта является ректификационная колонна. Более подробно этот вопрос рассматривается в главе X I .

Комбинированное регулирование

Существенным недостатком систем регулироваиия с воздействием по возмущению является то, что их структура зависит от требуемой точности поддержания параметра на заданном значении. Для каче­ ственного регулирования система должна точно моделировать объ­ ект, иначе с течением времени может возникнуть ошибка регулиро­ вания, обусловленная следующими причинами:

1) неточностью измерения текущих значений нагрузки и регули­ рующих воздействий;

212

2)наличием погрешности в работе отдельных элементов вычисли­ тельной техники;

3)недостаточно полным представлением характеристик процесса средствами вычислительной техники;

4)исключением существенных составляющих нагрузки из контура регулирования по возмущению.

Только из-за первых двух причин погрешность систем регулирования по возмущению практически составляет1 6 не менее 1—2%.

Некоторые объекты, например рассмотренный ранее теплообмен­ ник, моделируются просто. Однако в тех случаях, когда приходится учитывать изменение коэффициентов тепло- и массопередачи при различных режимах работы, моделирование затруднительно. Следо­ вательно, точность регулирования по возмущению с точки зрения моделирования объектов в основном определяется третьей из пере­ численных выше причин.

Система регулирования должна быть возможно более простой, что обеспечит ее экономичность и простоту обслуживания. Некоторые составляющие нагрузки очень мало влияют или совсем не влияют на регулируемую величину; измерение других составляющих про­ стыми методами не представляется возможным. Поэтому обязатель­

такие параметры, как тепловые потери и влияние окружающей температуры, изменение которых может вызвать заметное отклоне­ ние регулируемого параметра. Если такое отклонение недопустимо, производят корректировку работы системы. В большинстве случаев для этого перестраивают задание, которое обычно выражается в тех же единицах, что и регулируемый параметр. В системе регули­ рования теплообменника, например, можно также изменить на­ стройку величины коэффициента К. Однако результат в этом случае будет менее эффективным.

Влияние обратной связи. Каким бы способом ни устранялось отклонение регулируемой величины от заданного значения, это воздействие аналогично воздействию вручную по отклонению. То же самое можно осуществить и автоматически, если регулируе­ мый параметр измеряется достаточно надежно. Последнее замечание очень важно. Оно говорит о том, что регулирование по возмущению используется, как правило, в тех случаях, когда из-за неточного измерения регулируемого параметра применение регуляторов по от­ клонению недопустимо.

Наличие только пропорциональной составляющей в контуре регулирования по возмущению .не устраняет возникшего рассогла­ сования между текущим и заданным значениями регулируемого параметра по тем же причинам, что и в случае обычного контура регулирования по отклонению. Контур регулирования по возмуще­ нию практически не влияет на величину параметров настройки регулятора с обратной связью, поскольку не влияет на степень

213.