ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 19.07.2024
Просмотров: 344
Скачиваний: 2
СОДЕРЖАНИЕ
Глава 2. Первичные преобразователи
Глава 3. Усилители и стабилизаторы
Глава 4. Переключающие устройства и распределители
Глава 5. Задающие и исполнительные устройства
Глава 6. Общие сведения об измерении и контроле
Глава 8. Контроль давления и разрежения
Глава 9. Контроль расхода, количества и уровня
Глава 12. Автоматическая блокировка и защита в системах управления
Глава 13. Системы автоматического контроля и сигнализации
Глава 14. Системы автоматического
Глава 15. Объекты регулирования и их свойства
Глава 17. Конструкции и характеристики регуляторов
Глава 18. Общая характеристика
Глава 19. Математическое и программное обеспечение микроЭвм
Глава 20. Внешние устройства микроЭвм
Глава 21. Применение микропроцессорных систем
Глава 23. Конструкции промышленных роботов
Глава 25. Роботизация промышленного производства
П-регуляторы рекомендуются для регулирования объектов, допускающих некоторые отклонения регулируемой величины от заданного значения. При этом нагрузка объектов не должна иметь резких колебаний, но может изменяться плавно. П-регуляторы большей частью используются для одноемкостных объектов.
И-регуляторы можно применять только при регулировании объектов с большой степенью самовыравнивания, иначе система может оказаться неустойчивой. Они используются с различной емкостью, с небольшим запаздыванием и при плавных изменениях нагрузки.
ПИ-регуляторы рекомендуются для регулирования процессов в самых разнообразных объектах, т. е. в объектах с любой емкостью, с большим запаздыванием и с большими, но медленно изменяющимися нагрузками. Например, их широко используют для регулирования температуры в топливных печах, а также для регулирования расхода газа или жидкости. Поскольку ПИ- регуляторы обладают достаточным быстродействием и способны выводить регулируемую величину на заданное значение, их применяют чаще других.
ПД-регуляторы используются в объектах со средней емкостью, при большом времени запаздывания и при малых изменениях нагрузки.
ПИД-регуляторы применяются в объектах с любой емкостью, с большим запаздыванием и при больших и резких изменениях нагрузки, т. е. в тех случаях, когда П- и ПИ-регуляторы не могут справиться с обеспечением требуемого Качества регулирования.
Рассмотренные рекомендации выбора регуляторов носят общий характер. Более точный выбор регулятора возможен лишь с учетом основных свойств объекта регулирования. Поэтому для действующих объектов при наличии кривых разгона или для проектируемых объектов, кривые разгона для которых сняты с действующих аналогов, выбор регуляторов производится на основании определенных расчетов.
Регулятор для объекта регулирования с известными основными свойствами выбирают следующим образом.
-
Должны быть известны или определены по кривой разгона основные параметры объекта: время полного запаздывания тп, постоянная времени объекта Т, степень самовыравнивания р и максимальное возмущение р>.
-
Характер действия регулятора определяется с помощью основного характеристического соотношения, т. е. отношения времени полного запаздывания т„ к постоянной времени объекта Т. Если тП/Т < 0,2, то можно применять позиционный импульсный регулятор; если тп/Т > 0,2, то следует выбрать регулятор непрерывного действия. Далее все расчеты проводятся для регулятора непрерывного действия.
-
Задаются оптимальным характером типового переходного процесса. Рекомендуется задавать апериодический процесс, когда требуется исключить влияние регулирующего воздействия данной системы на другие регулируемые величины сложного объекта
Рис. 131. Показатели различных типов регуляторов при 20 %-иом перерегулировании:
1 — И-регулятор; 2 — П-регулятор; 3 — ПИ-регулятор; 4 — ПИД-регулятор
Рис. 132. Влияние характеристического отношения на остаточное отклонение:
1 — апериодический процесс; 2 — 20 %- ное перерегулирование
Таблица 17
регулирования. Колебательный переходный процесс применяется в тех случаях, когда технологический процесс объекта допускает перерегулирование контролируемой величины.
-
Исходя из производственных условий, задаются допустимым динамическим отклонением регулируемой величины и допустимым остаточным ее отклонением Хост по окончании переходного процесса.
-
Вычисляют динамический коэффициент регулирования /?д, который характеризует степень воздействия регулятора на потенциальное отклонение регулируемой величины (при отсутствии регулятора):
я« = Ххдад = Щ - х0),
где К0<5 — (Хк — Х0)/ц — коэффициент передачи объекта; Хк и Х0 — конечное и данное значения регулируемой величины; (А — максимальное возмущающее воздействие в % от хода регулирующего органа.
-
По кривым, приведенным на рис. 131, выбирают тип регулятора непрерывного действия.
-
Для выбранного типа регулятора по кривым (рис. 132) определяют остаточное отклонение 6' в процентах, а затем рассчитывают АХ0СТ в единицах регулируемой величины по формуле
АХ0СТ = 6'/(оСц
и сравнивают его с допустимым значением. Если Хост превышает допустимое значение, то следует выбрать другой тип регулятора.
Формулы
для определения параметров настройки
регуляторов
Тип
регулятора
Типовой
процесс регулирования
Апериодический
20
%-ное перерегулирование
И-регулятор
Кр
= 1/(4,5КобП
Кр=
1/(1,7КобЛ
П-регулятор
Кр=
0,3 /(Ко6т/Г)
Кр=0,7/(Кобт/Т)
ПИ-регулятор
К
р = 0,6/ (Д'0бх/7');
Тп
= 0,6Г
кр=
0,7/(Коб*/Л;
Ти
= 0,7 Т
ПИД-регулятор
Кр
= 0,95/(/(овт/Г);
Ги=
2,4т; Г„= 0,4т
Кр=
1,2/ (К0бх/Т)\
Ти
—
2;
т;
Тц
— 0,4т
Примечание.
В этих формулах — коэффициент передачи
регулитора; Тв
— время изодрома; Тп
— время предварения.
Выбрав соответствующий тип регулятора, который обеспечивает его успешную работу в системе автоматического регулирования, приступают к определению оптимальных значений параметров настройки регулятора. Для регуляторов П- и И-типа параметром настройки является только коэффициент передачи регулятора Кр, для ПИ-регулятора в качестве второго параметра добавляется время изодрома Ти; для ПИД-регулятора учитывается еще третий параметр — время предварения Та.
Определение оптимальных значений параметров настройки регуляторов возможно несколькими методами: с помощью расчета по приближенным формулам, по графическим зависимостям и путем организованного поиска.
Рассчитать оптимальные значения параметров настройки возможно, если известны конкретные величины свойств объектов регулирования: постоянная времени объекта Т, время запаздывания тп и коэффициент передачи объекта К0ц.
Для различных типов регуляторов формулы расчета приведены в табл. 17.
Для определения значений параметров настройки с помощью графиков необходимо знать свойства объекта: постоянную времени объекта Т, время полного запаздывания тп и коэффициент передачи объекта /Соб.
Графики строят в логарифмических координатах. По осям абсцисс откладывают характеристическое отношение ха/Т, По осям ординат — значения настройки параметров регуляторов.
В методе организованного поиска оптимальная настройка параметров определяется путем экспериментального исследования систем автоматического регулирования, состоящей из объекта регулирования и выбранного регулятора.
Контрольные вопросы а задания
-
Какое устройство называется регулятором?
-
По каким признакам можно классифицировать регуляторы?
-
Как работают позиционные регуляторы?
-
Какие вы знаете регуляторы непрерывного действия?
-
Как работают П- и И-регуляторы?
-
Как работают ПИ- и ПИД-регуляторы?
-
Что такое закон регулирования?
-
Изложите общие рекомендации по выбору регуляторов различных типов.
-
Какие параметры настройки используются для регуляторов непрерывного действия?
-
Изложите общие принципы определения оптимальных настроен регуляторов непрерывного действия.
Глава 17. Конструкции и характеристики регуляторов
-
РЕГУЛЯТОРЫ ПРЯМОГО ДЕЙСТВИЯ
Регулятором прямого действия называют регулятор, перемещение регулирующего органа которого производится воздействием чувствительного элемента, использующего для этого энергию регулируемой среды.
Примером регулятора прямого действия является показанный на рис. 121 астатический регулятор уровня. В этом регуляторе чувствительным элементом является поплавок, а регулирующим органом — заслонка.
Отсутствие дистанционного управления у регуляторов прямого действия ограничивает их область применения. Однако благодаря небольшой стоимости и простоте конструкции регуляторы прямого действия находят применение в тех случаях, когда требуется стабилизирующее регулирование с невысокой точностью при постоянной нагрузке.
Промышленность выпускает серийно регуляторы прямого действия для стабилизации температуры, давлений и уровня.
Регуляторы температуры типов РТД, РТ и РТК предназначаются для автоматического поддержания заданной температуры жидких и газообразных сред.
Рассмотрим работу регулятора прямого действия типа РТД (рис. 133). Термометрическая система регулятора представляет собой паровой манометрический термометр, состоящий из термобаллона 1, капилляра 2 и сильфона 3. Внутренняя емкость системы частично заполнена низкокипящей жидкостью, температура кипения которой ниже нижнего предела регулирования температуры. Термобаллон размещается в контролируемой среде, и
Рис. 133. Регулятор температуры пря- Рис. 134. Регулятор давления прямого мого действия действия
в соответствии с ее температурой в термометрической системе устанавливается давление паров рабочей жидкости. В результате этого в сильфоне развивается усилие, пропорциональное гое эффективной площади, которое уравновешивается усилием пружины 4. При отклонениях температуры от заданного значения, определяемого состоянием пружины, давление в термосистеме изменяется и, следовательно, растягивается или сжимается силь- фон, вызывая перемещение штока 5 и золотника 6 регулирующего клапана. Благодаря этому изменяются проходное сечение клапана и количество нагреваемого вещества. Изменение расхода нагреваемого вещества прекращается, как только его температура достигнет заданного значения.