Другой тип нелинейности всречается при использовании позиционера. Небольшое изменение сигнала на входе в позиционер приводит к тому, что на клапан подается максимальный управляющий сигнал. При дальнейшем увеличении сигнала на входе в позиционер его выходной сигнал не изменяется. Таким образом, частотные характеристики зависят от величины сигнала, и настройки регулятора, удовлетворительные при больших возмущениях, не обеспечиваюти нужного качества регулирования при малых возмущениях.
Иногда для лучшего регулирования отдельных объектов применяют клапаны с нелинейной характеристикой. На практике часто используют клапан, называемый «равнопроцентным».«Равнопроцентные» клапаны в отечественной литературе называют клапанами с логарифмической характеристикой. У клапанов с логарифмической характеристикой относительное перемещение штока вызывает пропорциональное изменение расхода жидкости при любом положении штока .
Клапаны с логарифмической характеристикой обладают характерной особенностью: изменение размера клапана не влияет на коэффициент передачи данного контура регулирования. Относительный расход жидкости, умноженный на максимальный расход ее через клапан, равен действительному расходу жидкости через клапан. Следовательно, коэффициент передачи клапана является функцией действительного расхода жидкости и не зависит от размеров клапана. Это одна из причин, обусловивших широкое использование клапанов с логарифмической характеристикой. Клапаны с логарифмической характеристикой очень широко используются для компенсации нелинейностей, связанных с потерями давления в трубопроводах, а также для компенсации изменения динамического коэффициента передачи объекта.
Из других наиболее распространенных типов клапанов можно указать на быстродействующие тарельчатые клапаны и дроссельные заслонки. Как правило, эти устройства имеют нелинейные характеристики, которые заранее не рассчитываются.
Обычно регулирование расхода осуществляется изменением давления воздуха, подаваемого на клапан с нелинейной характеристикой. Если при этом измерение текущего значения параметра выполняется методом переменного перепада давления (при котором выходной сигнал датчика нелинейно зависит от расхода), то обе нелинейности компенсируют друг друга.
Контур регулирования считают линейным, если его динамический коэффициент передачи постоянен, независимо от того, применяются ли в контуре только линейные элементы или он содержит также и нелинейные элементы, специально вводимые для компенсации других нелинейностей процесса.
В нелинейных контурах регулирования динамический коэффициент передачи изменяется прямо или обратно пропорционально изменению амплитуды колебаний. В случае прямой зависимости малые возмущения гасятся в меньшей степени, чем большие. Устойчивость работы такого контура обусловливается величиной произведения его коэффициента передачи на амплитуду возмущающего воздействия. Если коэффициент передачи такого контура превышает 1, то последний будет совершать незатухающие колебания.
В случае обратно пропорциональной зависимости коэффициента передачи контура от амплитуды небольшие колебания будут усиливаться, а значительные — уменьшаться. При этом амплитуда колебаний контура станет постоянной и коэффициент передачи достигнет единицы. Колебания с такой амплитудой называют предельными. Амплитуда предельных колебаний зависит от коэффициента передачи регулятора.
При исследовании контура, содержащего нелинейный элемент, используют диаграмму «вход—выход». Она представляет собой график изменения динамических коэффициентов передачи объекта и регулятора в течение одного периода колебаний контура регулирования. Кривая изменения регулирующего сигнала является как бы волной, образованной отражением сигнала от статических характеристик поочередно объекта и регулятора .
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.