Структурные схемы объекта регулирования
Выходные переменные
Из их числа выбирают регулируемые координаты при построении замкнутых систем регулирования. Выбирают технологические параметры, изменения которых свидетельствуют о нарушении материального или теплового баланса в аппарате.
К ним относятся уровни жидкости – показатели жидкой фазы, концентрация веществ – показатель материального баланса по компонентам.
Анализ возможных регулирующих воздействий и выходных координат объекта позволяет выбрать каналы регулирования для проектируемых автоматических систем регулирования. Поэтому в одних случаях решение определяется однозначно, а в других возможность выбора, как регулируемой координаты, так и регулирующего воздействия для заданного выбора. Окончательный выбор каналов регулирования проводят на основе сравнительного анализа статических и динамических характеристик различных каналов.
На основе анализа технологического процесса, как объекта регулирования проектируют систему автоматизации обеспечивающую решение поставленной задачи регулирования. Начинают с проектирования одноконтурной системы регулирования отдельных параметров так как они наиболее просты в наладке и надежны в работе, поэтому широко используются при автоматизации технологических процессов.
| Хр(и) |
| Wв(Р) Wр(Р) |
| у |
Рисунок 1.1 – Структурная схема объекта регулирования
Один из этапов проектирования систем регулирования технологических процессов является выбор структуры системы и расчет оптимальных параметров регуляторов.
Любой технологический процесс, как объект регулирования характеризуется основными группами переменных:
1. Переменные, характеризующие состояние процесса (у). Эти переменные в процессе регулирования необходимо поддерживать на заданном уровне или изменять по заданному уровню, точкой стабилизации переменных состояний может быть различной в зависимости от требований диктуемых технологией и возможностью системы регулирования, как правило, переменные входящие в вектор (у) измеряют непосредственно, но иногда их можно вычислить используя модель объекта по другим непосредственно измеряемым переменным. Вектор (у) часто называют вектором регулируемых величин.
2. Переменные, изменением которых, система регулирования может воздействовать на объект с целью управления. Совокупность этих переменных обозначают вектор (Хр(и)). Обычно регулирующими воздействиями (и) служит изменение расходов материальных потоков или потоков энергии.
3. Переменные, изменение которых не связаны с воздействием системы регулирования. Эти изменения отражают влияние на регулируемый объект внешних условий, изменение характеристик самому подобному и их называют возмущающими, обозначая вектором (Хв(z)). Вектор возмущающих воздействий в свою очередь можно разбить на две составляющие: первую можно измерить, а вторую – нельзя. Возможность измерения возмущающего воздействия позволяет ввести в систему регулирования дополнительный сигнал, что улучшает возможности системы регулирования.
Анализ технологического процесса, как объекта автоматического регулирования предполагает также оценку его статистических и динамических свойств по каждому из каналов от любого возможного управляющего воздействия к любому возможному регулируемому параметру, а также оценку аналогичных характеристик по каналам связи регулируемых переменных составляющими вектор возмущения. В ходе такого анализа необходимо выбрать структуру системы регулирования, то есть решить с использованием какого регулирующего воздействия следует управлять тем или иным параметром состояния. В результате во многих случаях удается выделить контуры регулирования для каждой из регулируемых величин, то есть получить совокупность одноконтурных систем регулирования.
Широкое внедрение вычислительной техники для проектирования систем управления и реализации самонастраивающихся систем практически сняло ограничения связанные с трудоемкостью метода расчета АСР (автоматических систем регулирования). В настоящее время создаются пакеты прикладных программ для расчета АСР позволяющие использовать алгоритмы основанные на точных методах, при этом приближенные методы обычно применяют для выбора начальных значений переменных в итеративных методах расчета сложных систем регулирования или начальной стадии проектной разработки системы автоматизации сложных технологических объектах.