Начальная

Windows Commander

Far
WinNavigator
Frigate
Norton Commander
WinNC
Dos Navigator
Servant Salamander
Turbo Browser

Winamp, Skins, Plugins
Необходимые Утилиты
Текстовые редакторы
Юмор

File managers and best utilites

Реферат: Автоматические регуляторы. Реферат автоматические регуляторы


Реферат - Автоматические регуляторы - Информатика

ПРИМЕРЫ ПРАКТИЧЕСКОЙ РЕАЛИЗАЦИИ МИКРОПРОЦЕССОРНЫХ СИСТЕМ

Автоматические регуляторы

1. Общие сведения

Существует много внешних объектов, которые требуют непрерывного аналогового регулирования — для поддержания температуры, давления и т.д. на заданном уровне. Аналоговые параметры объекта вводятся в процессор при помощи АЦП. И, наоборот, для управления объектами требуется ЦАП, поэтому большинство регуляторов представляют собой комбинированную аналогово-цифровую систему.

Структура регулятора

Обычно объект имеет и какой-то аналоговый параметр объекта нуждается в управлении, поддержании на заданном уровне. И управление объектом осуществляется при помощи автоматического устройства. Мы это устройство будем называть регулятор.

Регулятор воздействуй не объект сигналом, который условно назовем Uр. Система автоматического управления, как правило, имеет обратную связь. Обратная связь осуществляется обычно датчика параметра, который преобразует Y в электрический параметр, обычно в напряжение или ток. Вы назовем этот параметр Xос. Хуст — заданное значение, которое пропорционально заданному значению Yуст. И схема сравнения, схема вычитания, сравнивает уставку с сигналом обратной связи и при этом образуется разностный сигнал, который обозначен как ΔХ. и в зависимости от этого разностного сигнала регулятор вырабатывает управляющее воздействие, чтобы свести разницу между Y и Yуст к минимуму. То есть регулятор, по сути, имеет входной сигнал ΔХ=Хуст-Хос

Алгоритмы выработки Up на основе Δх могут быть различными.

Хос связано в Y через датчик и очевидно, что точность процесса регулирования будет полностью зависеть от точности датчика, от цепи обратной связи.

2. Релейный регулятор

Релейный регулятор был самым простым автоматическим устройством для поддержания какого-то параметра.

Релейный алгоритм основан на передаточной характеристике реле гистерезисного типа.

Пусть для примера в качестве параметра Y у нас температура.

Пусть включили нагреватель, и температура начинает повышаться (нижняя временная диаграмма). Когда выключили нагреватель, температура падает. Когда температура дошла до нижнего порога — регулятор включает нагреватель

Отсюда видно, что релейный регулятор все время переключает управляющее воздействие и выходной параметр все время изменяется, но находится в заданных пределах. Релейный регулятор реализуется очень просто, на основе элемента с гистерезисной характеристикой. Но процессы в релейном регуляторе достаточно сложны и не всегда свойства релейного регулятора выгодны для практики.

Рассмотрим эти особенности, свойства:

При регулировании температуры в печах датчик находится в определенном месте. Его можно поставить вблизи нагревателя, а можно вдалеке. Процесс распространения теплового поля инерционный — когда включился нагреватель, это не значит, что в дальнем углу температура тоже повысится.

В объекте происходят сложные процессы перераспределения, изменения параметра в пространстве и во времени. И поэтому параметр Y в разных частях объекта может выходить за заданные рамки. Этот же недостаток, вообще говоря, можно отнести и к другим регуляторам другим алгоритмам. То есть нужно помнить, что не только от свойств датчика, но и он местоположения может зависеть выходной параметр.

Очевидно, что чтобы повысить точность регулирования, нужно уменьшать зоны гистерезиса, сближать пороги. Частота колебаний выходного параметра при этом увеличивается. И управляющий элемент, например, реле, будет включаться и выключаться с очень высокой скоростью. И очень быстро выработает свой ресурс, поэтому малую величину гистерезиса на практике используют очень резко, идут на компромиссы, проигрывают в точности, но увеличивают срок службы

3. Пропорциональный регулятор

В этом регуляторе управляющее воздействие Up пропорционально разностному сигналу:

Up = Kп*(Хуст-Хос) (1)

Чем больше разность, тем больше управляющее воздействие. И Кп это коэффициент усиления различен для разных объектов. При реализации пропорциональных регуляторов можно использовать чисто аналоговые методы или комбинированные — аналогово-цифровые. То есть разница оцифровывается, вычисляется управляющее воздействие.

Точность регулирования в этом случае уже не зависит от зоны гистерезиса и может быть очень большой за счет выбора коэффициента преобразования. В системах с ОС могут возникать колебания за счет того, что объект инерционен, откликается на воздействие не сразу.

В том случае, если объект описывается уравнениями второй и третьей степени, в системе может возникнуть колебательный процесс. И для устранения колебаний необходимо уменьшать коэффициент усиления, ухудшать точность.

Для устранения колебаний и улучшения качества переходного процесса можно вводить корректирующие звенья. Для примера рассмотрим переходный процесс колебательного типа

Эти колебания зависят от свойств, реактивности объекта, с которыми мы ничего поделать не можем. Но мы можем изменить управляющее воздействие. Например, из временной диаграммы можем предложить, чтобы параметр подходил к уставке более плавно, без колебаний, по экспоненте. Для этого надо уменьшить управляющее воздействие и сделать его зависящим от скорости нарастания. Если скорость нарастания маленькая, то и не надо уменьшать воздействие, чтобы не ухудшить точность. И наоборот, если скорость большая и есть опасность перерегулирования, выброса, нам нужно больше затормозить объект, в большей степени уменьшить Up.

С этой целью был предложен пропорционально-дифференциальный (ПД) алгоритм.

4. ПД-регулятор

При вычислении Up в уравнение 1 добавляется еще член со знаком «-», пропорциональный скорости изменения параметра объекта

(2)

Чем больше скорость изменения параметра, тем больше отнимается.

Второе слагаемое притормаживает, успокаивает объект в переходном режиме, а в установившемся режиме изменений параметра почти не и второе слагаемое не работает, не тормозит и не влияет на точность регулирования, которая определяется первым слагаемым и коэффициентом Кп

Таким образом, Кп определяет статические качества регулятора, а Кд — динамические.

ПД-регулятор на каких-то объектах может оказаться излишне тормозным и не обеспечивать необходимое качество переходного процесса, то есть, необходимо ввести еще одну составляющую, которая бы учитывала предысторию, или насколько мы далеки от уставки.

На начальной стадии переходного процесса не надо тормозить, мы очень далеки от уставки, надо быстрее до нее добираться. А когда разница становится маленькой, здесь нужно уже включить торможение.

5. ПИД-регулятор — пропорционально-интегрально-дифференциальный

Формула имеет уже три составляющих — пропорциональную разности, дифференциально-пропорциональную и интегральную (предыстория).

На реальном объекте настройщик выбирает необходимые коэффициенты для определенного объекта с учетом заданной точности (Кп), требуемой формы переходного процесса (Кд) и заданного времени выхода на режим.

ПИД-регуляторы в настоящее время являются наиболее часто используемыми в промышленности. Микропроцессорные регуляторы выпускаются серийно применительно к разным типам объектов, и могут содержать в своей структуре необходимые датчики, усилители, АЦП, ЦАП и обычно процессор.

Прим.: в большинстве случаем для мощных инерционных объектов в качестве ЦАП используют времяимпульсный вариант. Однако существуют объекты, в которых параметры, свойство объекта изменяются по ходу технологического процесса, зависят от температуры, режима и других факторов. То есть система становится нелинейной или нестационарной, то есть меняется во времени.

6. Адаптивный регулятор — самонастраивающийся

Основной особенностью является то, что они периодически тестируют объект. В какой-то момент дает маленькое приращение управляющего воздействия. Маленькое, чтобы не нарушить технологический процесс. И после этого оцифровывают, определяют реакцию объекта на это микроизменение. По этой реакции определяют реактивные свойства объекта. Другими словами подбирают модель, которой соответствует объект. И для этой модели просчитывают коэффициенты уравнения 3, исходя из заданной точности, качества переходного процесса, времени выхода на режим.

Конечно, эти вычисления достаточно сложные, но это является платой за самонастройку регулятора. Если релейный регулятор все время находится в режиме колебаний, то адаптивный время от времени подключается в режим автоподстройки.

7. Нечеткий регулятор

Некоторые объекты кроме нелинейности могут быть вообще плохо определены и иметь меняющиеся по непонятным законам параметры. И в этом случае помогают нечеткие регуляторы.

Нечеткий регулятор не всегда может справиться со сложной системой регулирования.

Для разных объектом приходится использоваться разные типы регуляторов

8. Органы настройки регуляторов

Важной частью регулятора является средство для задания коэффициентов, уставок, режимов. В цифровой микропроцессорной системе задание коэффициентов можно осуществлять в числовом виде через клавиатуру, и контролируя на индикации. Такой способ имеет определенные недостатки — оператор должен иметь определенную квалификацию, он должен вводить числа без ошибок, поэтому в системе обязательно должен быть контроль. Коэффициенты должны храниться всегда и при выключении питания, поэтому система должна иметь энергонезависимую память. И на практике более удобно для оператора методы ввода, которые применялись в аналоговых системах при помощи переменных резисторов — потенциометров.

С этих потенциометров снимался, например, сигнал уставки, коэффициент и т.д. и поэтому оператору было легко повернуть движок и установить резистор в какое-то положение в соответствии со шкалой или просто подкорректировать, больше или меньше.

Положение движка во времени не менялось, то есть энергонезависимая память в таких случаях была не нужна.

И такой же способ при помощи потенциометров стал использоваться в простых дешевых системах, только сигнал с выхода потенциометра поступал в какой-то АЦП и оцифровывался. То есть при каждом включении регулятора система могла получить нужный коэффициент без энергонезависимой памяти.

В случаях если АЦП нет, можно применить другой способ, например, включить переменный резистор как время задающий в генераторе.

Измерить частоту такого генератора можно и без АЦП, используя встроенный таймер и подсчитывая число импульсов программно

 

 

www.ronl.ru

Реферат: Автоматические регуляторы

1. Автоматические регуляторы и законы регулирования

Автоматическим регулятором называется устройство, обеспечивающее в системах автоматического регулирования (АСР) поддержание технологической величины объекта, характеризующей протекание в нем процесса около заданного значения путем воздействия на объект.

Заданное значение может иметь постоянную величину (в системах стабилизации) или изменяться по определенной программе (в системах программного регулирования).

Структурная схема регулятора может быть представлена как совокупность двух элементов (рис.1): элемента сравнения 1 и элемента 2, формирующего алгоритм (закон) регулирования.

На элемент сравнения 1 поступают два сигнала у и у зд , пропорциональные, соответственно, текущему и заданному значениям регулируемой величины. Сигнал у формируется измерительным преобразователем, а сигнал у зд – задатчиком или программным устройством.

Сигнал рассогласования

(1)

поступает в элемент 2, который вырабатывает выходной сигнал регулятора, направляемый на исполнительное устройство.

Регуляторы могут быть с прямой и обратной характеристикой. Если с увеличением у относительно у зд выходная величина u увеличивается, то регулятор имеет прямую характеристику, а если уменьшается, то – обратную характеристику. Переход с прямой характеристики на обратную и наоборот в регуляторах осуществляют при помощи специального переключателя.

Отрицательную обратную связь в замкнутом контуре АСР формируют посредством применения регуляторов с прямой или обратной характеристикой.

Законом регулирования называется зависимость между изменением выходной величины регулятора u и рассогласованием текущего у и у зд значений регулируемой величины.

По законам регулирования аналоговые регуляторы делят на пропорциональные, пропорционально-интегральные, пропорционально-дифференциальные и пропорционально-интегрально-дифференциальные.

2. Пропорциональные регуляторы

Закон регулирования пропорционального регулятора имеет вид

(2)

где - коэффициент передачи (усиления) регулятора; u 0 -выходная величина регулятора в начальный момент времени.

Коэффициент передачи регулятора является параметром настройки регулятора. Изменяя ,можно изменить степень воздействия регулятора на объект.

Структурная схема П-регулятора представляет звено с большим коэффициентом усиления (k =10000¸40000), охваченное по отрицательной обратной связи усилительным звеном с коэффициентом k oc .

Передаточная функция П-регулятора, приведённого на рис. 2, равна

(3)

Из выражения (3) видно, что чем меньше коэффициент k ос (степень воздействия отрицательной обратной связи), тем больше изменяется выходная величина регулятора при определенном рассогласовании.

Динамические характеристики П-регулятора при ступенчатом изменении входного сигнала и различных значениях k p приведены на рис. 3.

Согласно уравнению (2) выходной сигнал регулятора для зависимостей 1 и 2 будет равен:

(3)

К достоинствам пропорционального регулятора следует отнести его безынерционность (или быстродействие). Это выражается в том, что его выходная величина изменяется одновременно с изменением входной величины. Оптимальное значение параметра настройки регулятора, как и для других регуляторов определяется выбранным переходным процессом АСР, заданными параметрами качества регулирования и устанавливается в зависимости от свойств объекта регулирования.

Недостатком П-регулятора является то, что при работе в замкнутом контуре АСР регулятор не возвращает регулируемую величину к заданному значению, а приводит к новому положению равновесия со статической ошибкой регулирования пропорциональной коэффициенту передачи по каналу «возмущающее воздействие – регулируемая величина» и обратно пропорциональной k p . Увеличение k p при работе на объектах с запаздыванием приводит к неустойчивому режиму работы АСР.

3. Пропорционально-интегральные регуляторы

Выходная величина пропорционально-интеграль­ных регуляторов (ПИ-регуляторов) изменяется под действием суммы двух составляющих: пропорциональной и интегральной.

Закон регулирования ПИ-регуляторов с независимыми параметрами настройки описываются равенством:

, (4)

где k p – коэффициент передачи регулятора;

Т и – время интегрирования.

По физическому смыслу Т и – это время, в течение которого изменение выходного сигнала регулятора под действием интегральной составляющей достигает ступенчатого изменения его входной величины.

ПИ-регулятор имеет два параметра настройки – k p и Т и .

Динамическая характеристика ПИ-регулятора (рис.4) представляет сумму пропорциональной и интегральной составляющих.

Из рисунка видно, что с увеличением Т u степень воздействия интегральной составляющей уменьшается.

Структурная схема ПИ-регулятора с независимыми параметрами настройки приведена на рис. 5.

Передаточная функция этого регулятора описывается уравнением

(5)

В промышленности широко используются также регуляторы с зависимыми параметрами настройки (изодромные регуляторы), уравнение динамики которых имеет вид:

, (6)

где k p –коэффициент передачи регулятора;

Т из –время изодрома регулятора.

По физическому смыслу Т из – это время, в течение которого при ступенчатом изменении входной величины выходная величина регулятора под действием интегральной составляющей изменяется на такую же величину, как и под действием пропорциональной составляющей.

Динамические характеристики изодромного регулятора приведены на рис.6.

Структурная схема изодромного регулятора представлена на рис. 7.

Передаточная функция приведенной структурной схемы находится по равенству

Обозначая через k p , получим

(7)

ПИ-регуляторы по сравнению с П-регуляторами обладают меньшим быстродействием. Вместе с тем, вследствие отсутствия статической ошибки при работе в замкнутом контуре АСР,они обеспечивают более качественное регулирование. Это обуславливается тем, что интегральная составляющая регулятора будет действовать до тех пор, пока рассогласование не станет равным нулю.

4. Регуляторы с опережением

К регуляторам с опережением ( с воздействием по производной) относят пропорционально-дифференциаль­ные и пропорционально-интегрально-дифференциальные (ПД- и ПИД-) регуляторы.

Закон регулирования ПД-регулятора с независимыми параметрами настройки описывается уравнением

, (8)

где – время дифференцирования.

Динамическая характеристика ПД-регулятора, описываемого уравнением (8), при подаче на его вход входного сигнала, изменяющегося с постоянной скоростью , представлена на рис. 8.

Уравнение ПД-регулятора с зависимыми параметрами настройки имеет вид

, (9)

где Т п – время предварения.

По физическому смыслу Т п показывает, что по сравнению с пропорциональной составляющей выходной величины регулятора u п выходная величина u пд достигает тех же значений с опережением по времени, равном Т п . Это явствует из приведенной на рис. 9 динамической характеристики регулятора, описываемого уравнением динамики 9.

На рис. 10. приведена структурная схема ПД-регулятора с зависимыми параметрами настройки.

Передаточная функция ПД-регулятора с такой структурной схемой равна

(10)

Закон регулирования ПИД-регулятора с независимыми параметрами настройки имеет вид

(11)

(12)

Структурная схема ПИД-регулятора с зависимыми параметрами приведена на рис. 11.

Передаточная функция такого регулятора описывается уравнением

(13)

Характеризуя быстродействие ПИД-регулятора необходимо отметить, что если воздействия интегральной и дифференциальной составляющих одинаковы, то его быстродействие приближается к быстродействию П-регулятора. Если воздействие дифференциальной составляющей больше, чем воздействие интегральной составляющей, то регулятор будет действовать быстрее, чем П-регулятор. В случае же большего воздействие интегральной составляющей быстродействие ПИД-регулятора будет приближается к быстродействию ПИ-регулятора.

При работе в замкнутом контуре АСР введение дифференциальной составляющей в закон регулирования вызывает уменьшение скорости изменения регулируемой величины, уменьшение времени регулирования и динамической ошибки регулирования, а также интегральной ошибки регулирования.

Уравнения динамики, настроечные параметры, переходные характеристики и их графики для различных типов регуляторов приведены в табл. 1.

5. Регуляторы и контроллеры

При автоматизации химико-технологических производств используются регуляторы и контроллеры .

Регуляторы представляют собой технические средства с жесткой функциональной структурой, обеспечивающей реализацию закона регулирования.

Контроллеры – специализированные вычислительные устройства, обеспечивающие выполнение закона регулирования программно. При изменении программы алгоблок контроллера реализует выбранный алгоритм регулирования.

Регуляторы могут быть пневматическими или электрическими, а контроллеры – электрическими.

В пневматических регуляторах изменение входных и выходных сигналов находится в диапазоне 20¸100 кПа. В регуляторах системы «СТАРТ» реализуются ПИ и ПИД-законы регулирования с независимыми параметрами настройки. В этих регуляторах в качестве одного из параметров настройки используют величину, обратную коэффициенту передачи, называемую пределом пропорциональности

(14)

Предел пропорциональности показывает, в каком диапазоне изменяется входной сигнал регулятора при изменении его выходного сигнала от 0 до 100%. Он характеризует степень отрицательной обратной связи в пропорциональном регуляторе. Чем меньше, тем силнее воздействие регулятора на объект.

В электрических регуляторах и контроллерах используются следующие диапазоны изменения сигналов: 0–5 мА; 0–20 мА; 4–20 мА и 0–10 В.

Электрические регуляторы и алгоритмы регулирования регулирующих микропроцессорных контроллеров описываются законами с зависимыми параметрами настройки.

Наличие определенного диапазона выходного сигнала регулятора обуславливает его ограничение по величине. Поэтому в случае значительного рассогласования или при установке определенных значений настроечных параметров выходной сигнал регулятора будет принимать предельные значения.

Таблица 1. Уравнения и характеристики аналоговых регуляторов

www.yurii.ru

Доклад - Автоматические регуляторы - Промышленность, производство

1. Автоматические регуляторы и законы регулирования

Автоматическим регулятором называется устройство, обеспечивающее в системах автоматического регулирования (АСР) поддержание технологической величины объекта, характеризующей протекание в нем процесса около заданного значения путем воздействия на объект.

Заданное значение может иметь постоянную величину (в системах стабилизации) или изменяться по определенной программе (в системах программного регулирования).

Структурная схема регулятора может быть представлена как совокупность двух элементов (рис.1): элемента сравнения 1 и элемента 2, формирующего алгоритм (закон) регулирования.

На элемент сравнения 1 поступают два сигнала у и у зд, пропорциональные, соответственно, текущему и заданному значениям регулируемой величины. Сигнал у формируется измерительным преобразователем, а сигнал у зд – задатчиком или программным устройством.

Сигнал рассогласования

(1)

поступает в элемент 2, который вырабатывает выходной сигнал регулятора, направляемый на исполнительное устройство.

Регуляторы могут быть с прямой и обратной характеристикой. Если с увеличением у относительно у зд выходная величина u увеличивается, то регулятор имеет прямую характеристику, а если уменьшается, то – обратную характеристику. Переход с прямой характеристики на обратную и наоборот в регуляторах осуществляют при помощи специального переключателя.

Отрицательную обратную связь в замкнутом контуре АСР формируют посредством применения регуляторов с прямой или обратной характеристикой.

Законом регулирования называется зависимость между изменением выходной величины регулятора u и рассогласованием текущего у и у зд значений регулируемой величины.

По законам регулирования аналоговые регуляторы делят на пропорциональные, пропорционально-интегральные, пропорционально-дифференциальные и пропорционально-интегрально-дифференциальные.

2. Пропорциональные регуляторы

Закон регулирования пропорционального регулятора имеет вид

(2)

где — коэффициент передачи (усиления) регулятора; u 0-выходная величина регулятора в начальный момент времени.

Коэффициент передачи регулятора является параметром настройки регулятора. Изменяя , можно изменить степень воздействия регулятора на объект.

Структурная схема П-регулятора представляет звено с большим коэффициентом усиления (k =10000¸40000), охваченное по отрицательной обратной связи усилительным звеном с коэффициентом k oc .

Передаточная функция П-регулятора, приведённого на рис. 2, равна

(3)

Из выражения (3) видно, что чем меньше коэффициент k ос (степень воздействия отрицательной обратной связи), тем больше изменяется выходная величина регулятора при определенном рассогласовании.

Динамические характеристики П-регулятора при ступенчатом изменении входного сигнала и различных значениях k p приведены на рис. 3.

Согласно уравнению (2) выходной сигнал регулятора для зависимостей 1 и 2 будет равен:

(3)

К достоинствам пропорционального регулятора следует отнести его безынерционность (или быстродействие). Это выражается в том, что его выходная величина изменяется одновременно с изменением входной величины. Оптимальное значение параметра настройки регулятора, как и для других регуляторов определяется выбранным переходным процессом АСР, заданными параметрами качества регулирования и устанавливается в зависимости от свойств объекта регулирования.

Недостатком П-регулятора является то, что при работе в замкнутом контуре АСР регулятор не возвращает регулируемую величину к заданному значению, а приводит к новому положению равновесия со статической ошибкой регулирования пропорциональной коэффициенту передачи по каналу «возмущающее воздействие – регулируемая величина» и обратно пропорциональной k p. Увеличение k p при работе на объектах с запаздыванием приводит к неустойчивому режиму работы АСР.

3. Пропорционально-интегральные регуляторы

Выходная величина пропорционально-интеграль­ных регуляторов (ПИ-регуляторов) изменяется под действием суммы двух составляющих: пропорциональной и интегральной.

Закон регулирования ПИ-регуляторов с независимыми параметрами настройки описываются равенством:

, (4)

где k p – коэффициент передачи регулятора;

Т и – время интегрирования.

По физическому смыслу Т и – это время, в течение которого изменение выходного сигнала регулятора под действием интегральной составляющей достигает ступенчатого изменения его входной величины.

ПИ-регулятор имеет два параметра настройки – k p и Т и .

Динамическая характеристика ПИ-регулятора (рис.4) представляет сумму пропорциональной и интегральной составляющих.

Из рисунка видно, что с увеличением Т u степень воздействия интегральной составляющей уменьшается.

Структурная схема ПИ-регулятора с независимыми параметрами настройки приведена на рис. 5.

Передаточная функция этого регулятора описывается уравнением

(5)

В промышленности широко используются также регуляторы с зависимыми параметрами настройки (изодромные регуляторы), уравнение динамики которых имеет вид:

, (6)

где k p –коэффициент передачи регулятора;

Т из –время изодрома регулятора.

По физическому смыслу Т из – это время, в течение которого при ступенчатом изменении входной величины выходная величина регулятора под действием интегральной составляющей изменяется на такую же величину, как и под действием пропорциональной составляющей.

Динамические характеристики изодромного регулятора приведены на рис.6.

Структурная схема изодромного регулятора представлена на рис. 7.

Передаточная функция приведенной структурной схемы находится по равенству

Обозначая через k p, получим

(7)

ПИ-регуляторы по сравнению с П-регуляторами обладают меньшим быстродействием. Вместе с тем, вследствие отсутствия статической ошибки при работе в замкнутом контуре АСР, они обеспечивают более качественное регулирование. Это обуславливается тем, что интегральная составляющая регулятора будет действовать до тех пор, пока рассогласование не станет равным нулю.

4. Регуляторы с опережением

К регуляторам с опережением ( с воздействием по производной) относят пропорционально-дифференциаль­ные и пропорционально-интегрально-дифференциальные (ПД- и ПИД-) регуляторы.

Закон регулирования ПД-регулятора с независимыми параметрами настройки описывается уравнением

, (8)

где – время дифференцирования.

Динамическая характеристика ПД-регулятора, описываемого уравнением (8), при подаче на его вход входного сигнала, изменяющегося с постоянной скоростью , представлена на рис. 8.

Уравнение ПД-регулятора с зависимыми параметрами настройки имеет вид

, (9)

где Т п – время предварения.

По физическому смыслу Т п показывает, что по сравнению с пропорциональной составляющей выходной величины регулятора u п выходная величина u пд достигает тех же значений с опережением по времени, равном Т п. Это явствует из приведенной на рис. 9 динамической характеристики регулятора, описываемого уравнением динамики 9.

На рис. 10. приведена структурная схема ПД-регулятора с зависимыми параметрами настройки.

Передаточная функция ПД-регулятора с такой структурной схемой равна

(10)

Закон регулирования ПИД-регулятора с независимыми параметрами настройки имеет вид

(11)

(12)

Структурная схема ПИД-регулятора с зависимыми параметрами приведена на рис. 11.

Передаточная функция такого регулятора описывается уравнением

(13)

Характеризуя быстродействие ПИД-регулятора необходимо отметить, что если воздействия интегральной и дифференциальной составляющих одинаковы, то его быстродействие приближается к быстродействию П-регулятора. Если воздействие дифференциальной составляющей больше, чем воздействие интегральной составляющей, то регулятор будет действовать быстрее, чем П-регулятор. В случае же большего воздействие интегральной составляющей быстродействие ПИД-регулятора будет приближается к быстродействию ПИ-регулятора.

При работе в замкнутом контуре АСР введение дифференциальной составляющей в закон регулирования вызывает уменьшение скорости изменения регулируемой величины, уменьшение времени регулирования и динамической ошибки регулирования, а также интегральной ошибки регулирования.

Уравнения динамики, настроечные параметры, переходные характеристики и их графики для различных типов регуляторов приведены в табл. 1.

5. Регуляторы и контроллеры

При автоматизации химико-технологических производств используются регуляторы иконтроллеры .

Регуляторы представляют собой технические средства с жесткой функциональной структурой, обеспечивающей реализацию закона регулирования.

Контроллеры – специализированные вычислительные устройства, обеспечивающие выполнение закона регулирования программно. При изменении программы алгоблок контроллера реализует выбранный алгоритм регулирования.

Регуляторы могут быть пневматическими или электрическими, а контроллеры – электрическими.

В пневматических регуляторах изменение входных и выходных сигналов находится в диапазоне 20¸100 кПа. В регуляторах системы «СТАРТ» реализуются ПИ и ПИД-законы регулирования с независимыми параметрами настройки. В этих регуляторах в качестве одного из параметров настройки используют величину, обратную коэффициенту передачи, называемую пределом пропорциональности

(14)

Предел пропорциональности показывает, в каком диапазоне изменяется входной сигнал регулятора при изменении его выходного сигнала от 0 до 100%. Он характеризует степень отрицательной обратной связи в пропорциональном регуляторе. Чем меньше, тем силнее воздействие регулятора на объект.

В электрических регуляторах и контроллерах используются следующие диапазоны изменения сигналов: 0–5 мА; 0–20 мА; 4–20 мА и 0–10 В.

Электрические регуляторы и алгоритмы регулирования регулирующих микропроцессорных контроллеров описываются законами с зависимыми параметрами настройки.

Наличие определенного диапазона выходного сигнала регулятора обуславливает его ограничение по величине. Поэтому в случае значительного рассогласования или при установке определенных значений настроечных параметров выходной сигнал регулятора будет принимать предельные значения.

Таблица 1. Уравнения и характеристики аналоговых регуляторов

Закон регулирования Уравнение динамики Настроечные параметры
П k p – коэффициент передачи
С независимыми параметрами настройки С независимыми параметрами настройки ПИ

k p – коэффициент передачи

Т и – время интегрирования

ПД

k p – коэффициент передачи

Т д – время дифференцирования

ПИД

k p – коэффициент передачи

Т и – время интегрирования

Т д – время дифференцирования

С зависимыми параметрами настройки ПИ

k p – коэффициент передачи

Т из – время изодрома

ПД

k p – коэффициент передачи

Т п – время предварения

ПИД

k p – коэффициент передачи

Т из – время изодрома

Т п – время предварения

Переходная характеристика График переходной характеристики Передаточная функция
h (t )=k p W(s)=k p

www.ronl.ru


Смотрите также

 

..:::Новинки:::..

Windows Commander 5.11 Свежая версия.

Новая версия
IrfanView 3.75 (рус)

Обновление текстового редактора TextEd, уже 1.75a

System mechanic 3.7f
Новая версия

Обновление плагинов для WC, смотрим :-)

Весь Winamp
Посетите новый сайт.

WinRaR 3.00
Релиз уже здесь

PowerDesk 4.0 free
Просто - напросто сильный upgrade проводника.

..:::Счетчики:::..

 

     

 

 

.