Амплитуда предельных колебаний контура в общем случае зависит от коэффициента передачи объекта регулирования при периоде его собственных колебаний. Определив этот коэффициент, можно построить диаграмму «вход—выход» или диаграмму изменения амплитуды колебаний в зависимости от коэффициента передачи, а затем найти амплитуду предельных колебаний.
Нелинейные элементы бывают трех типов. К первому типу относятся элементы с непрерывной нелинейной функцией, в качества примера которой можно привести кривую рН, характеристику перемещения плунжера регулирующего клапана; ко второму — элементы с кусочно-ломаной функцией, например элементы систем регулирования, работающие в режиме насыщения; к третьему — элементы, обладающие динамической нелинейностью, у которых сдвиг по фазе и величина коэффициента передачи изменяются при изменении амплитуды входного сигнала. К последней разновидности относятся также элементы с гистерезисной характеристикой.
Из динамических элементов наиболее распространены элементы со статической характеристикой, имеющей гистерезис Такая характеристика наблюдается, например, у регулирующих клапанов из-за наличия сил трения при перемещении штока, а также в устройствах релейного типа. Величина гистерезиса в регулирующих клапанах определяется изменением выходного сигнала регулятора, необходимого для перемены направления движения штока. На изменение амплитуды и периода колебаний контура регулирования в большей степени влияют инерционные свойства объекта, чем гистерезиса. Следовательно, контур регулирования будет устойчивым, если диапазон пропорциональности регулятора настроен так, что амплитуда колебаний выходного сигнала регулятора достаточно велика, поэтому коэффициент передачи такого контура должен быть больше 1.
Гистерезис может быть уменьшен формированием выходного сигнала регулятора большой амплитуды и высокой частоты. С этой целью при пропорциональном регулировании параметра в замкнутом контуре с элементом гистерезиса на клапанах устанавливают позиционер.
Позиционер представляет собой П-регулятор с большим коэффициентом передачи; вместе с приводом клапана, обладающим инерционным запаздыванием и гистерезисом, он образует дополнительный замкнутый контур. Позиционеры применяют для улучшения работы клапана, используя дополнительную энергию. Позиционер воздействует на привод клапана до момента установки штока в положении, соответствующем входному сигналу; при этом легко преодолевается сопротивление, препятствующее перемещению штока.
Перемещение штока зависит от силы трения и силы, возникающей от перепада давления. Силы трения обусловливают гистерезис, который при сочетании в контуре двух интегрирующих элементов (например, объекта с регулированием уровня жидкости и ПИД-регулятора) может привести к незатухающим колебаниям. Однако даже при наличии гистерезиса использование позиционера приводит к уменьшению фазового сдвига, вызванного работой основного контура.
Большой перепад давления на мембране клапана позволяет легко удерживать шток клапана в любом положении, в том числе в положениях полного открытия и полного закрытия.
Период собственных колебаний клапана с позиционером составляет 0,5—2,0 с, в зависимости от размеров клапана. Быстродействие клапана, снабженного позиционером, значительно возрастает, но при регулировании расхода оно все же недостаточно. Если в системе регулирования клапан не является самым медленнодействующим элементом, применение позиционера полезно.
2.3. Расчёт САР
2.3.1. Расчёт локальной САР
2.3.2. Расчёт многоконтурной САР
2.4. Моделирование САР
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.