Информатика и выч. техника \ Автоматизированные информационно-управляющие системы

Анализ и синтез на базе комплекса технических средств гипотетической микропроцессорной системы оптимального управления технологическим процессом и оборудованием технического объекта (Парогенератор), страница 7

Применение в системах автоматического управления регулирующих устройств направлено на увеличение скорости и точности протекания процессов, повышение качества управления объектами, увеличение технико-экономической эффективности аппаратуры управления. Они широко применяются для создания локальных систем регулирования различных технологических параметров. Устройства имеют разное конструктивное исполнение и условия эксплуатации. Достоинствами этих устройств являются простота и относительно низкая стоимость. Использование серийно изготавливаемых регуляторов позволяет во многих случаях упростить процесс расчета и проектирования систем автоматического регулирования.

Несмотря на то, что в технологическом процессе существуют зависимости между многими величинами, обычно при расчете систем автоматического регулирования (САР) регулируемый объект рассматривается как совокупность систем, имеющих одну регулируемую величину (Y3) и одно регулирующее воздействие (U2). Влияние других сложных зависимостей в процессе оценивается в виде действующих в системе возмущений. Часто эти возмущения приводят к входу объекта и называют возмущением по нагрузке. Таким образом, возмущением по нагрузке называют возмущение, приложенное к регулируемому объекту, не зависящее от регулятора и обусловленное изменением режима работы объекта. Возмущением по заданию называют возмущение, которое возникает в задающем устройстве и вызывает изменение заданного значения регулируемой величины. С учетом сказанного, достаточно широкий класс систем регулирования можно представить в виде одноконтурной САР, состоящей из регулируемого объекта и регулятора.

В общем случае блок-схема системы, работающей по принципу отклонения, может быть представлена в следующем виде:

Рис. 55. Блок-схема системы автоматического регулирования.

Пунктиром на рисунке очерчены блоки, входящие в состав промышленного регулятора: блок задающих устройств – задатчик, блок сравнения, усилитель и устройство управления, где формируется закон управления. Блок измерения выходной величины может входить в состав регулятора или представлять отдельное функциональное звено.

С точки зрения теории автоматического управления наиболее общим принципом классификации регуляторов является принцип, основанный на классификации используемых в регуляторах законов. В соответствии с этим принципом выделяют линейные и нелинейные регуляторы. Наиболее широкое распространение на практике получили линейные законы регулирования следующих видов:

· П-закон регулирования:

· И-закон регулирования:

· ПИ-закон регулирования:

· ПД-закон регулирования:

· ПИД-закон регулирования:

Серийно изготавливаемые общепромышленные регуляторы со стандартными законами регулирования обычно сконструированы таким образом, что в них можно в широком диапазоне изменять параметры настройки. Простота настройки стандартных регуляторов и достаточно высокое качество регулирования обеспечили им широкое распространение в промышленности. На практике получили распространение регуляторы общепромышленного назначения различных типов. Они отличаются видами носителей информации и источниками энергии, структурными схемами, видами элементов, используемых при их построении и т. д. Однако общей для них является задача воспроизведения одних и тех же стандартных законов регулирования. Соответственно основными характеристиками автоматического регулятора являются динамическая точность и надежность реализации заданного закона регулирования.

1. Выбор внешних показателей качества процесса:

а) Для П-регулятора

· переходный процесс (ПП) с 20% перерегулированием

· ПП с минимальным временем переходного процесса

б) Для ПИ-регулятора

· ПП с 20% перерегулированием

· ПП с минимальным временем переходного процесса

в) Для ПИД-регулятора

· ПП с 20% перерегулированием

· ПП с минимальным временем переходного процесса

2. Нахождение оптимальных параметров настроек регуляторов с различными законами для регулирования переходного процесса с выбранными свойствами.

а) Для П-регулятора:
с 20% перерегулированием – К_р = 0.59
с минимальным временем – К_р = 1.92

б) Для ПИ-регулятора:
с 20% перерегулированием – К_р = 0.71, Т_и = 15.3
с минимальным временем – К_р = 0.71, Т_и = 19.83

в) Для ПИД-регулятора
с 20% перерегулированием – К_р = 1.04, Т_и = 15.3, Т_д= 5.1
с минимальным временем – К_р = 1.25, Т_и = 20.4, Т_д = 6.46

3. Полученные по итогам эксперимента результаты.

Для П-регулятора с 20% перерегулированием при подаче возмущений по нагрузке и по уставке (данные peregrev.e1, param.e1)

Рис. 56. График зависимости входной величины U2 от времени при наличии П-регулятора.

Рис. 57. График зависимости выходной величины Y3 от времени при наличии П-регулятора.

При наличии данного регулятора в системе осуществляется поддержание Y3 на определенном уровне, который отличается от значения уставки. Это говорит о наличии статической ошибки регулирования.

Осуществим супервизорное управление задавая значение уставки в соответствии с таблицей (данные peregrev.e2, param.e2):