Regulacja kaskadowa. Sterowanie bez sprzężenia Przykład układu sterowania kaskadowego
Połączenie instalacji według niepowiązanego ze sobą schematu sterowania zapewnia niezależność pracy obu instalacji, tzn. zmiana przepływu wody do zaopatrzenia w ciepłą wodę w szerokim zakresie od zera (w nocy) do maksimum praktycznie nie ma wpływu na pracę instalacji. System grzewczy.
Aby to zrobić, przepływ wody w przewodzie zasilającym musi być równy całkowitemu przepływowi wody do ogrzewania - wentylacji i dostarczania ciepłej wody. Ponadto zużycie wody na CWU należy przyjmować w zależności od maksymalnego obciążenia źródła ciepłej wody i minimalnej temperatury wody w linii zasilającej, tj. w trybie, w którym obciążenie CWU jest całkowicie pokryte z linii zasilającej (jeżeli odbiorca nie nie mają zainstalowanych zbiorników magazynujących).
Zużycie wody na ogrzewanie, wentylację, zaopatrzenie w ciepłą wodę oraz całkowite zużycie wody przez każdego abonenta sieci nie zależy od konfiguracji sieci. Obliczone natężenie przepływu przez abonenta ustala się za pomocą membrany przepustnicy, której średnica otworu jest określona wzorem (pkt 4.17 SP 41-101-95)
gdzie G jest szacunkowym przepływem wody w rurociągu, równym Gtotal t/godzinę
DN - ciśnienie tłumione przez membranę, m
Minimalna wielkość otworu przysłony wynosi 3 mm
Automatyzacja systemu makijażu
Zautomatyzowane urządzenia uzupełniające utrzymują stałe lub zmienne w zależności od określonego prawa ciśnienie wody w punkcie uzupełniania sieci.
W przypadku sieci ciepłowniczych o stosunkowo małych stratach ciśnienia w sieci i korzystnym ukształtowaniu terenu ciśnienie w punkcie ładowania we wszystkich trybach (w tym w trybie, gdy pompy sieciowe są wyłączone) utrzymuje się na stałym poziomie. Planuje się utrzymanie stałego ciśnienia w kolektorze powrotnym przed pompami sieciowymi za pomocą reduktora ciśnienia za zaworem (regulator uzupełniania) zamontowanego na rurociągu wody uzupełniającej.
W przypadku, gdy ciśnienie statyczne sieci ciepłowniczej przekracza ciśnienie w kolektorze powrotnym kotłowni podczas pracy pomp sieciowych, regulację ciśnienia statycznego przeprowadza się ręcznie. Pomiar ciśnienia wody w rurociągach ciśnieniowych pomp zasilających odbywa się za pomocą lokalnych manometrów wskazujących i sygnalizacyjnych, które dają impuls do załączenia pompy rezerwowej, a w kolektorze powrotnym - za pomocą manometrów wskazujących, rejestrujących i sygnalizujących na lokalnej rozdzielni. Na rozdzielnicy lokalnej przewidziano także instalację dodatkowego urządzenia wskazującego, rejestrującego i sygnalizującego przepływomierz do pomiaru natężenia przepływu wody uzupełniającej oraz dodatkowego urządzenia rejestrującego i sygnalizującego tlenomierz do pomiaru zawartości tlenu w zbiorniku. -w górę wody. Termometr oporowy na linii uzupełniania podłączony jest do wspólnego urządzenia rejestrującego, które jednocześnie rejestruje temperaturę wody zasilającej.
W otwartych sieciach ciepłowniczych podczas instalowania zbiorników centralnych ciśnienie na rurociągu powrotnym jest automatycznie regulowane przez dwa zawory regulacyjne, z których pierwszy instaluje się na rurociągu obejściowym nadmiaru wody sieciowej do zbiorników magazynowych, a drugi na rurociągu ze zbiorników magazynowych za pompami przesyłowymi. W godzinach, w których obciążenie ciepłej wody jest niższe od średniej dziennej, pompy przelewowe są wyłączane, a ciśnienie w rurociągu powrotnym reguluje pierwszy zawór. W godzinach, w których obciążenie ciepłą wodą jest wyższe niż średnia dobowa, pompy przelewowe są automatycznie włączane, zamykany jest pierwszy zawór regulacyjny, a regulator ciśnienia przełącza się na zawór regulacyjny zainstalowany za pompami przelewowymi.
Aby zapewnić stały przepływ wody uzupełniającej w otwartej sieci ciepłowniczej, na rurociągu ciśnieniowym pomp uzupełniających montowany jest regulator przepływu.
Poziom wody w zbiorniku uzupełniającym odgazowywacza utrzymywany jest za pomocą zaworu sterującego na przewodzie wody chemicznie oczyszczonej. Jeżeli zamiast odgazowywacza próżniowego działającego na ciśnieniu ślizgowym zostanie zastosowany odgazowywacz atmosferyczny, wówczas instaluje się dodatkowy regulator, który utrzymuje stałe ciśnienie w kolumnie odgazowywacza. Schemat przewiduje awaryjne zatrzymanie pracy pomp uzupełniających i przelewowych oraz automatyczne załączenie pomp rezerwowych, a także sygnalizację ciśnienia w rurociągu powrotnym poziomu w zbiorniku odgazowywacza uzupełniającego i sieciowym zbiorniku wody zbiorników i zawartość tlenu w wodzie uzupełniającej.
IZWESTIJA
GOMSK ZAMÓW CZERWONEGO SZtandaru Politechniki Pracy
INSTYTUT IMIENIA S. M. KIROVA
BADANIA SYSTEMU POŁĄCZONEJ REGULACJI JEDNEJ KLASY OBIEKTÓW Z ROZPROWADZONYMI
PARAMETRY
V. I. KARNACHUK, V. Y. DURNOVTSEV
(Prezentacja seminarium naukowego Wydziału Fizyki i Techniki)
Wielopołączone systemy sterowania (MCC) znajdują obecnie coraz większe zastosowanie w automatyzacji złożonych obiektów. Wynika to z faktu, że złożona automatyzacja procesów produkcyjnych wymaga przejścia od regulacji jednego parametru do powiązanej z nią regulacji kilku wielkości, które na siebie wpływają. Wśród takich systemów duże miejsce zajmują podobne SMR, składające się z kilku identycznych, identycznie skonfigurowanych regulatorów pracujących ze wspólnego źródła surowców lub wspólnego obciążenia. Do tego samego typu SMR można zaliczyć wielokanałowy ACS obiektów o rozproszonych parametrach, którego zadaniem jest automatyczna optymalizacja rozkładu parametrów. Problemu tego nie da się poprawnie rozwiązać bez uwzględnienia wzajemnego wpływu kontrolowanych parametrów. Uwzględnienie wzajemnych wpływów znacznie komplikuje analizę układu, ponieważ w układzie sprzężonym dynamika każdego parametru jest opisana równaniem różniczkowym wyższego rzędu.
Założycielem teorii regulacji kilku parametrów jest I. N. Voznesensky. Pokazał, że aby wyeliminować wzajemne oddziaływanie parametrów, należy wprowadzić do systemu sztuczne połączenia, które kompensują wpływ połączeń naturalnych. W tym przypadku podłączony system zamienia się w niepowiązany, czyli autonomiczny. Problem autonomii jest problemem specyficznym, którego nie ma w teorii jednowymiarowego ATS. I. N. Voznesensky rozwiązał ten problem dla instalacji pierwszego rzędu sterowanej przez idealny sterownik. Później znaleziono fizycznie i technicznie wykonalne warunki autonomii dla bardziej złożonych systemów. W pracach tych zakres rozważanych obiektów ogranicza się z reguły do obiektów pierwszego rzędu. Jednak w praktyce przy badaniach z zakresu sterowania obiektami o rozłożonych parametrach jak kolumna destylacyjna, zbiornik ropy i gazu, komory wulkanizacyjne, różnego rodzaju reaktory itp. często wymagane jest bardziej złożone przybliżenie.
W artykule omówiono wybrane zagadnienia syntezy dwuwymiarowego SMR obiektu astatycznego z przesunięciem fazowym.
gdy przedmiot każdej zmiennej kontrolowanej jest opisany równaniem różniczkowym drugiego rzędu:
t dH dx 2 dt2 dt
koTi -U- +kou. dt
Schemat blokowy sprzężonego układu regulacji przedstawiono na rys. 1. Układ przeznaczony jest do utrzymywania zadanej wartości parametru X w dwóch różnych obszarach dużego obiektu.
2 regulator z
Ryż. 1. Schemat blokowy dwuwymiarowych prac budowlano-montażowych
Przedmiotem regulacji jest układ wielokrotnie powiązany o strukturze ^ zgodnie z przyjętą klasyfikacją. Funkcje przenoszenia obiektów dla każdego kanału bezpośredniego są równe:
K0(T,p+1) ■
SR) - ^02 (P)
P(T2P+> 1)
Zależność pomiędzy regulowanymi parametrami przedstawiono na schemacie blokowym poprzez stałe współczynniki Li2 = ¿2b, choć w ogólnym przypadku nie jest to niezmienne w czasie. Rozważa się zintegrowane regulatory z funkcją przenoszenia:
Regulatory odbierają sygnały sterujące z czujników inercyjnych (termopar) znajdujących się w pobliżu odpowiednich regulatorów. Funkcje przenoszenia czujników:
Wn(p) = WT2(p) =
Analiza układu sprzężonego za pomocą równań ruchu, zapisanych nawet w postaci operatorowej, jest niewygodna ze względu na wysoki rząd równań. Metoda macierzowa zapisywania równań jest znacznie wygodniejsza, szczególnie w przypadku syntezy strukturalnej.
W notacji macierzowej równanie obiektu o strukturze Y ma postać:
■ WciWcalia^i 1 - W 01^02^12^21
1 - 1^0] 1 - 12^21
a ^ i macierze kolumnowe odpowiednio wielkości kontrolowanej i regulującej.
Dla kontrolera możesz napisać:
^^(¿y-X). (6)
u%(p)=G 0 [o
5 - transformująca macierz działań kontrolnych; y jest macierzą-kolumną działań kontrolnych.
Elementy macierzy i 5 można otrzymać po prostych przekształceniach strukturalnych:
p(Tar+\)(TTr+\)
Wówczas równanie zamkniętego SMR można zapisać w postaci (w dalszej części założymy, że zaburzenia działające na układ / = 0):
X = (/ + Г0г р)"1 - W оГ р5Г, (7)
gdzie / jest macierzą tożsamości.
Z (7) możemy otrzymać równanie charakterystyczne zamkniętego SMR, jeśli przyrównamy wyznaczniki macierzy (/ + WqWp) do zera:
| / + W0WP | = 0. (8)
Nie znaleziono jeszcze wystarczających ogólnych kryteriów sprawdzania stateczności prac budowlanych i instalacyjnych. Wyznaczenie pierwiastków równania charakterystycznego (8) jest również zadaniem dość uciążliwym, gdyż można wykazać, że nawet w przypadku dwuwymiarowym konieczne jest rozwiązanie równania dziesiątego rzędu. W takich warunkach wykorzystanie technologii komputerowej do obliczeń prac budowlano-montażowych jest nie tylko pożądane, ale i konieczne. Znaczenie modeli analogowych jest szczególnie duże w rozwiązywaniu problemów syntezy sprzętu budowlanego i instalacyjnego o określonych właściwościach, a przede wszystkim autonomicznego sprzętu instalacyjnego i instalacyjnego. Wiadomo, że wdrożenie warunków autonomii jest często niemożliwe, w każdym przypadku dla każdego konkretnego systemu znalezienie warunków autonomii, które można wdrożyć w dość prostych krokach, jest zadaniem niezależnym. Z wyrażenia (7) wynika, że warunki autonomii sprowadzają się do diagonalizacji macierzy
Ф, = (/ + ^р)-1" wQwps.
W tym przypadku równania SMR rozkładają się na niezależne równania. Oczywiście macierz Fu będzie diagonalna tylko wtedy, gdy macierz W0Wpj, będąca macierzą przenoszenia SMR z otwartą pętlą, będzie diagonalna. Aby spełnić te warunki, sztuczne połączenia kompensacyjne, transmisja
Ryż. 2. Elektroniczny model autonomicznych prac budowlano-montażowych,
których funkcje można wyznaczyć z wygodniejszego do tego zapisu równania macierzowego SMR:
Fu= ^o Gr(5-Fu). (9)
Istnieje wiele możliwości realizacji połączeń kompensacyjnych. Jednakże z obliczeń przeprowadzonych według równania (9) wynika, że najdogodniejszy do realizacji jest wariant schematu blokowego, w którym pomiędzy wejściami wzmacniaczy regulatorowych narzucone są połączenia skrośne. W tym przypadku funkcje przenoszenia połączeń kompensacyjnych mają postać:
/Xu (/>) = - № «¿12; K2\(p) = -
Biorąc pod uwagę wyrażenie (2) mamy: * i (P)<= К21 (р) =
Do badania dwuwymiarowego SMR wykorzystano elektroniczny model układu, zmontowany w oparciu o instalację analogową EMU-8. Schemat elektronicznego modelu SMR pokazano na ryc. 2. Przyjęto następujące wartości liczbowe parametrów: a;o=10; KuK^/(r == 0,1; Tx = 10 s; G2 = 0,1 s; Tt = 0,3 Tg = 0,5 s/s; I = 0,1 0,9.
Ryż. 3. Krzywe procesów przejściowych w kanałach prac nieautonomicznych (a) i autonomicznych (c) budowlano-instalacyjnych
Badania modelu wykazały, że układ bez połączeń kompensacyjnych pozostaje stabilny do wartości zależności ¿ = 0,5. Dalszy wzrost L prowadzi do rozbieżnych oscylacji kontrolowanej zmiennej. Jednak nawet z L<0,5 характер переходного процесса в системе является неудовлетворительным. Полное время успокоения составляет 25-ъЗО сек при максимальном выбросе 50%. Введение перекрестных связей, соответствующих условиям автономности, позволяет резко улучшить качество регулирования.
Jak widać z wykresów (rys. 3) czułość każdego kanału na zmiany nastaw w kanale sąsiednim ulega zauważalnemu zmniejszeniu. Czas trwania procesu przejściowego i wielkość maksymalnego przeregulowania można zmniejszyć, zmniejszając wzmocnienie wzmacniaczy obu kanałów dwukrotnie w porównaniu ze wzmocnieniem przyjętym dla niesprzężonego oddzielnego systemu.
1. Stwierdzono warunki autonomii, które realizują proste aktywne obwody CN dla SMR obiektów drugiego rzędu – z wyprzedzeniem fazowym.
2. Analiza skomplikowanych prac budowlano-montażowych przy użyciu komputerów analogowych pozwala na dobór optymalnych wartości parametrów robót budowlano-montażowych.
Zaproponowano elektroniczny model dwuwymiarowych autonomicznych prac budowlano-montażowych. Pokazano wpływ wielkości zależności na stabilność układu.
LITERATURA
1. M. V. Meerov, Pomnóż połączone systemy sterowania. wyd. „Nauka”, 1965.
2. V. T. Morozowski. „Automatyka i telemechanika”, 1962, nr 9.
3. M. D. Mezarovich. Pomnóż połączone systemy sterowania. Materiały z I Kongresu IFAC, wyd. Akademia Nauk ZSRR, 1961.
2. Klasyfikacja ASR. Zasady zarządzania.
Kontrola- jest to ukierunkowane oddziaływanie na obiekt, które zapewnia jego optymalne (w pewnym sensie) funkcjonowanie i jest ilościowo oceniane wartością kryterium jakości (wskaźnika). Kryteria mogą mieć charakter technologiczny lub ekonomiczny (wydajność zakładu technologicznego, koszt produkcji itp.).
Podczas pracy wartości wyjściowe odbiegają od wartości zadanych z powodu zakłóceń z V i pojawia się rozbieżność pomiędzy prądem w T i dane i 3 wartości wielkości wyjściowych obiektu. Jeśli możliwe zakłócenia z V obiekt samodzielnie zapewnia normalne funkcjonowanie, czyli samodzielnie eliminuje powstałe rozbieżności y T -i 3, to nie wymaga zarządzania. Jeżeli obiekt nie zapewnia dotrzymania normalnych warunków pracy, wówczas w celu zneutralizowania wpływu zakłóceń, działanie kontrolne x P, zmieniając przepływ materiału lub ciepła obiektu za pomocą siłownika. Zatem w trakcie procesu sterowania na obiekt przykładane są uderzenia, które kompensują zakłócenia i zapewniają utrzymanie jego normalnego trybu pracy.
Rozporządzenienazywa się utrzymywaniem wartości wyjściowych obiektu w pobliżu wymaganych wartości stałych lub zmiennych w celu zapewnienia normalnego trybu jego działania poprzez zastosowanie działań kontrolnych do obiektu.
Nazywa się automatyczne urządzenie, które zapewnia utrzymanie wartości wyjściowych obiektu w pobliżu wymaganych wartości automatyczny regulator.
Zgodnie z zasadą regulacji ASR dzielą się na działające na zasadzie odchylenia, zakłócenia i na zasadzie łączonej.
Przez odchylenie. W układach pracujących na odchyłce wielkości regulowanej od wartości zadanej (rys. 1-2, A), oburzenie z powoduje odchylenie aktualnej wartości regulowanej zmiennej Na od ustawionej wartości I. Automatyczny regulator AR porównuje wartości ty i i, gdy są niedopasowane, powoduje to efekt regulacyjny X odpowiedni znak, który poprzez siłownik (nie pokazany na rysunku) jest dostarczany do obiektu sterującego LUB i eliminuje to niedopasowanie. W systemach kontroli odchyleń niedopasowanie jest konieczne do wytworzenia wpływów regulacyjnych; jest to ich wada, ponieważ zadaniem regulatora jest właśnie zapobieganie niedopasowaniu. Jednak w praktyce takie systemy stały się przeważnie powszechne, ponieważ wpływ regulacyjny w nich odbywa się niezależnie od liczby, rodzaju i miejsca pojawienia się zakłócających wpływów. Systemy kontroli odchyleń są Zamknięte.
Z oburzenia. Podczas regulacji przez zakłócenia (ryc. 1-2, B) regulator AR B otrzymuje informację o aktualnej wartości zakłócenia głównego z 1. Podczas pomiaru i braku dopasowania nominalny oznaczający oraz b regulator kształtuje wpływ regulacyjny X, skierowany na obiekt. W układach pracujących na zakłóceniu sygnał sterujący przemieszcza się po obwodzie szybciej niż w układach zbudowanych na zasadzie odchylenia, dzięki czemu wpływ zakłócający można wyeliminować jeszcze przed wystąpieniem niedopasowania. Jednak dla większości obiektów technologii chemicznej praktycznie niemożliwe jest wdrożenie sterowania opartego na zakłóceniach, gdyż wymaga to uwzględnienia wpływu wszystkich zaburzeń obiektu ( z 1, z 2, ...) których liczba jest zwykle duża; ponadto niektórych z nich nie da się określić ilościowo. Przykładowo pomiar takich zaburzeń jak zmiany aktywności katalizatora, sytuacja hydrodynamiczna w aparacie, warunki wymiany ciepła przez ściankę wymiennika ciepła i wielu innych napotyka zasadnicze trudności i często jest niewykonalny. Zwykle pod uwagę bierze się główne zaburzenie, na przykład obciążenie obiektu.
Dodatkowo sygnały o aktualnej wartości zmiennej regulowanej przesyłane są do pętli sterowania systemu poprzez zakłócenia Na nie docierają, dlatego z biegiem czasu odchylenie wartości kontrolowanej od wartości nominalnej może przekroczyć dopuszczalne granice. Systemy kontroli zakłóceń są otwarty.
Zgodnie z łączoną zasadą. Przy takiej regulacji, czyli przy jednoczesnym wykorzystaniu zasad regulacji przez odchylenie i zakłócenie (rys. 1-6, V), możliwe jest uzyskanie systemów wysokiej jakości . W nich wpływ głównego zakłócenia z 1 jest neutralizowany przez regulator AR B, który działa na zasadzie zakłócenia i wpływu innych zakłóceń (np. z 2 itp.) - regulator AR reagujący na odchyłkę aktualnej wartości wielkości reagującej od wartości zadanej.
Według ilości kontrolowanych ilości ASR dzielą się na jednowymiarowe i wielowymiarowe. Jednowymiarowy systemy mają jedną regulowaną zmienną, te ostatnie mają kilka regulowanych wielkości.
Z kolei wielowymiarowy Systemy sterowania można podzielić na niepowiązane i sprzężone systemy sterowania. W pierwszym z nich regulatorzy nie są ze sobą bezpośrednio powiązani i działają oddzielnie w stosunku do wspólnego przedmiotu regulacji. Systemy niepowiązane kontrole stosuje się zwykle wtedy, gdy wzajemne oddziaływanie kontrolowanych wielkości obiektu jest niewielkie lub praktycznie nie występuje. W przeciwnym razie stosowane są systemy powiązany regulacja, w której regulatory różnych wielkości jednego obiektu technologicznego łączone są ze sobą połączeniami zewnętrznymi (poza obiektem) w celu osłabienia wzajemnego oddziaływania sterowanych wielkości. Jeżeli w tym przypadku możliwe jest całkowite wyeliminowanie wzajemnego wpływu kontrolowanych wielkości, wówczas taki system sprzężonej regulacji nazywa się autonomiczny.
Według liczby ścieżek sygnałowych ASR dzielą się na jednoobwodowe i wieloobwodowe. Jednoprzewodowy nazywane są systemami zawierającymi jedną zamkniętą pętlę oraz wieloobwodowy- posiadanie kilku obwodów zamkniętych
Według celu(charakter zmiany wpływu odniesienia) ASR dzielą się na automatyczne systemy stabilizacji, systemy kontroli programu i systemy śledzenia.
Automatyczne systemy stabilizacji przeznaczone są do utrzymywania regulowanej zmiennej na zadanej wartości, która jest ustalona na stałe ( ty=stała). To są najpopularniejsze systemy.
Systemy sterowania programowego skonstruowane w taki sposób, że określona wartość kontrolowanej zmiennej jest funkcją znanego z góry czasu u=f(t). Wyposażone są w czujniki programowe tworzące wartość I w samą porę. Systemy takie służą do automatyzacji procesów chemicznych wsadowych lub procesów zachodzących w określonym cyklu.
W systemach śledzących ustawiona wartość zmiennej kontrolowanej nie jest z góry znana i jest funkcją zewnętrznej niezależnej zmiennej technologicznej u=f(y1). Układy te służą do regulacji jednej wielkości technologicznej ( niewolnik), co jest w pewnej zależności od wartości innego ( prowadzący) wartość technologiczna. Rodzajem systemów śledzenia są systemy regulujące stosunek dwóch ilości, na przykład kosztów dwóch produktów. Układy takie odtwarzają na wyjściu zmianę wielkości napędzanej w pewnym stosunku ze zmianą wielkości wiodącej. Systemy te mają na celu wyeliminowanie niedopasowania pomiędzy wartością wielkości wiodącej, pomnożoną przez stały współczynnik, a wartością wielkości napędzanej.
Ze względu na charakter wpływów regulacyjnych Istnieją ciągłe ASR, przekaźnikowe i impulsowe.
Ciągłe AKPsą skonstruowane w taki sposób, że ciągłej zmianie wartości wejściowej systemu odpowiada ciągła zmiana wartości wyjściowej każdego ogniwa.
Przekaźnik (pozycyjny) ACP zawierają łącze przekaźnikowe, które przekształca ciągłą wartość wejściową na dyskretną wartość przekaźnika, która przyjmuje tylko dwie stałe wartości: minimalną i maksymalną możliwą. Łącza przekaźnikowe umożliwiają tworzenie systemów o bardzo wysokich współczynnikach wzmocnienia. Jednakże w zamkniętej pętli sterowania obecność łączy przekaźnikowych prowadzi do samooscylacji wielkości kontrolowanej o określonym okresie i amplitudzie. Systemy ze sterownikami położenia oparte są na przekaźnikach.
Impuls ASRzawierają element impulsowy, który przetwarza ciągłą wielkość wejściową na dyskretną wartość impulsu, tj. na sekwencję impulsów o określonym okresie ich naprzemienności. Okres występowania impulsów jest ustawiony na siłę. Wartość wejściowa jest proporcjonalna do amplitudy lub czasu trwania impulsów wyjściowych. Wprowadzenie łącza impulsowego uwalnia urządzenie pomiarowe systemu od obciążenia i pozwala na zastosowanie na wyjściu urządzenia pomiarowego o małej mocy, ale bardziej czułego, który reaguje na niewielkie odchylenia wartości kontrolowanej, co prowadzi do wzrostu jakości działania systemu.
W trybie impulsowym istnieje możliwość budowy obwodów wielokanałowych, co zmniejsza zużycie energii na wysterowanie siłownika.
Układy z cyfrowym urządzeniem obliczeniowym w zamkniętej pętli sterowania działają również w trybie impulsowym, ponieważ urządzenie cyfrowe generuje wynik obliczeń w postaci impulsów po określonych odstępach czasu niezbędnych do obliczeń. Urządzenie to stosuje się wtedy, gdy na podstawie wskazań kilku przyrządów pomiarowych należy obliczyć odchylenie wielkości kontrolowanej od wartości zadanej lub gdy ze względu na kryteria najlepszej jakości działania układu konieczne jest obliczenie programu zmiany kontrolowana zmienna.
Zagadnienia poruszane na wykładzie:
1. Do jakich konsekwencji prowadzi równość dynamiki połączeń bezpośrednich i krzyżowych w ASR niepowiązanych ze sobą regulacji?
2. Jakie częstotliwości robocze są pożądane w niesprzężonych pętlach sterowania.
3. Jaki jest złożony współczynnik łączności.
4. Zasada autonomii.
5. Warunek przybliżonej autonomii.
Obiekty posiadające wiele wejść i wyjść, które są ze sobą powiązane, nazywane są obiektami wielokrotnie połączonymi.
Dynamikę obiektów wielokrotnie połączonych opisuje układ równań różniczkowych, a w formie przekształconej Laplace'a macierzą funkcji przenoszenia.
Istnieją dwa różne podejścia do automatyzacji wielu połączonych obiektów: niepołączona kontrola poszczególnych współrzędnych za pomocą ACP z pojedynczą pętlą; regulacja sprzężona z wykorzystaniem układów wielopętlowych, w których wewnętrzne połączenia skrośne obiektu kompensowane są zewnętrznymi połączeniami dynamicznymi pomiędzy poszczególnymi pętlami regulacji.
Rysunek 1 - Schemat blokowy niepowiązanych regulacji
W przypadku słabych sprzężeń krzyżowych obliczenia niesprzężonych regulatorów przeprowadza się jak dla konwencjonalnego jednoobwodowego ACS, biorąc pod uwagę główne kanały sterujące.
Jeżeli usieciowania są wystarczająco mocne, wówczas margines stabilności układu może być niższy od obliczonego, co prowadzi do pogorszenia jakości regulacji lub nawet utraty stabilności.
Aby uwzględnić wszystkie powiązania pomiędzy obiektem a kontrolerem, można znaleźć wyrażenie na równoważny obiekt, które ma postać:
W 1 mi (p) = W 11 (p) + W 12 (p)*R 2 (p)*W 21 (p) / . (1)
Jest to wyrażenie dla kontrolera R 1 (p), podobne wyrażenie dla kontrolera R 2 (p).
Jeżeli częstotliwości robocze obu obwodów bardzo się od siebie różnią, wówczas ich wzajemny wpływ będzie nieznaczny.
Największe niebezpieczeństwo występuje, gdy wszystkie funkcje przenoszenia są sobie równe.
W 11 (p) = W 22 (p) = W 12 (p) = W 21 (p). (2)
W takim przypadku ustawienie regulatora P będzie dwa razy mniejsze niż w jednoprzewodowym ACP.
Do jakościowej oceny wzajemnego wpływu pętli sterowania stosuje się złożony współczynnik łączności.
K St (ίω) = W 12 (ίω)*W 21 (ίω) / W 11 (ίω)*W 22 (ίω). (3)
Zwykle oblicza się go przy częstotliwości zerowej i częstotliwościach roboczych obu regulatorów.
Podstawą budowania połączonych systemów regulacji jest zasada autonomii. W odniesieniu do obiektu posiadającego dwa wejścia i wyjścia pojęcie autonomii oznacza wzajemną niezależność współrzędnych wyjściowych U 1 i U 2 podczas pracy dwóch zamkniętych układów sterowania.
Zasadniczo warunek autonomii składa się z dwóch warunków niezmienności: niezmienności pierwszego wyjścia Y 1 względem sygnału drugiego kontrolera X P 2 i niezmienności drugiego wyjścia Y 2 względem sygnału pierwszego kontrolera X P 1 :
y1 (t,x P2)=0; y2(t,xP1)=0; "t, x P1, x P2. (4)
W tym przypadku sygnał X P 1 można uznać za zaburzenie dla Y 2, a sygnał X P 2 za zaburzenie dla Y 1. Wówczas kanały krzyżowe pełnią rolę kanałów zakłócających (rysunek 1.11.1 i rysunek 1.11.2). Aby skompensować te zakłócenia, do układu sterowania wprowadza się urządzenia dynamiczne z funkcjami przenoszenia R 12 (p) i R 21 (p), z których sygnały przesyłane są do odpowiednich kanałów sterujących lub na wejścia sterownika.
Analogicznie do niezmiennego ACP, funkcje przenoszenia kompensatorów R 12 (p) i R 21 (p), określone na podstawie warunku autonomii, będą zależeć od funkcji przenoszenia kanałów bezpośrednich i krzyżowych obiektu i będą równe :
; 
, (5)
; 
. (6)
Podobnie jak w niezmienniczych ASR, fizyczna wykonalność i techniczna realizacja przybliżonej autonomii odgrywają ważną rolę w konstruowaniu autonomicznych systemów sterowania.
Przybliżony stan autonomii zapisano dla rzeczywistych kompensatorów, biorąc pod uwagę częstotliwości robocze odpowiednich regulatorów:
przy w=0; w=w P2 , (7)
przy w=0; w=w P1 . (8)
(a) – kompensacja wpływu drugiego regulatora w pierwszej pętli regulacyjnej
(b) – kompensacja wpływu pierwszego regulatora w drugiej pętli regulacyjnej
Rysunek 2 – Schematy blokowe autonomicznych systemów automatycznego sterowania
Rysunek 3 - Schemat blokowy autonomicznego dwuosiowego układu sterowania
W technologii chemicznej jednym z najbardziej złożonych, wielopołączonych obiektów jest proces rektyfikacji. Nawet w najprostszych przypadkach – przy rozdzielaniu mieszanin binarnych – w kolumnie destylacyjnej można zidentyfikować kilka wzajemnie powiązanych współrzędnych. Przykładowo, aby regulować proces w dolnej części kolumny, konieczna jest stabilizacja co najmniej dwóch parametrów technologicznych charakteryzujących równowagę materiałową w fazie ciekłej i w jednym ze składników.
Pytania do samokontroli:
1. Definicja i zadania automatyki.
2. Nowoczesny system automatycznego sterowania procesami i etapy jego rozwoju.
3. Zadania zarządcze i regulacyjne.
4. Podstawowe środki techniczne automatyki.
5. Proces technologiczny jako obiekt regulacji, główne grupy zmiennych.
6. Analiza procesu technologicznego jako przedmiotu kontroli.
7. Klasyfikacja procesów technologicznych.
8. Klasyfikacja układów automatyki.
9. Funkcje sterujące układów automatyki.
10. Dobór wielkości kontrolowanych i wpływ regulacyjny.
11. Analiza statyki i dynamiki kanałów sterowania.
12. Analiza wpływów wejściowych, dobór wielkości kontrolowanych.
13. Określanie stopnia automatyzacji urządzeń technicznych.
14. Obiekty kontrolne i ich główne właściwości.
15. Układy sterowania w pętli otwartej. Zalety, wady, zakres, schemat blokowy.
16. Zamknięte układy sterowania. Zalety, wady, zakres, schemat blokowy i przykład zastosowania.
17. Połączone systemy sterowania. Zalety, wady, zakres, schemat blokowy i przykład zastosowania.
18. Teoria niezmienności układów automatycznego sterowania.
19. Połączona AKP.
20. Typowe kompensatory.
21. Obliczanie kompensatora.
22. Jaki jest warunek przybliżonej niezmienności.
23. Przy jakich częstotliwościach obliczany jest kompensator w warunkach częściowej niezmienności?
24. Warunek fizycznej realizacji niezmiennego ATS.
25. Kaskadowe systemy sterowania.
26. Co to jest obiekt równoważny w kaskadowym ACS.
27. Co wyjaśnia skuteczność kaskadowych systemów automatycznego sterowania.
28. Metody obliczania kaskadowych ASR.
29. ASR z dodatkowym impulsem na podstawie pochodnej z punktu pośredniego.
30. Zakres stosowania ASR z dodatkowym impulsem na pochodnej.
31. Obliczanie ASR z dodatkowym impulsem na podstawie pochodnej.
32. Połączone ze sobą systemy regulacyjne. Oddzielone systemy regulacyjne.
33. Do jakich konsekwencji prowadzi równość dynamiki połączeń bezpośrednich i krzyżowych w ASR niepowiązanych ze sobą regulacji?
34. Jakie częstotliwości robocze są pożądane w niesprzężonych pętlach sterowania.
35. Jaki jest złożony współczynnik łączności.
36. Powiązane systemy regulacji. Autonomiczna AKP.
37. Zasada autonomii.
38. Warunek przybliżonej autonomii.
o i s in e viole zginania
Związek Sowietów
Socjalista
Wrestblick
Automatycznie zależny certyfikat nr.
Ogłoszona 11 listopada 1965 r. (nr 943575/24-6) z dodatkiem zgłoszenia nr 1965.
UDC 621.165.7-546 (088.8) Komisja ds. Wynalazków i Odkryć przy Radzie Ministrów
V. B. Rubin, G. I. Kuzmin i A. V. Rabinovich;
Chg n,b, Ogólnounijny Instytut Inżynierii Cieplnej im. F. E. Dziernvzshchsky
Petent
METODA REGULACJI TURBINY CIEPLNEJ
Znana jest metoda niepowiązanej regulacji turbin ciepłowniczych, w której autonomię statyczną uzyskuje się poprzez zainstalowanie izodromicznych (lub o małej nierówności) regulatorów każdego parametru.
Metody tej nie można stosować podczas pracy równoległej kilku obiektów według co najmniej jednego z parametrów, ponieważ równoległe uruchamianie regulatorów izodromicznych jest niedopuszczalne, a ponadto podczas pracy równoległej konieczna jest stabilizacja nie parametrów, ale sił uogólnionych obiektów działających na parametry równoległe. Dlatego przy równoległej pracy turbin stosuje się bardziej złożoną metodę sprzężonego sterowania.
Systemy sprzężone w zasadzie zapewniają nie tylko statyczną, ale także dynamiczną niezależność sterowania w każdych warunkach. Jednak osiągnięcie dynamicznej autonomii w większości przypadków wiąże się ze znacznymi trudnościami projektowymi, dlatego w rzeczywistych systemach, ze względów ekonomicznych, rzadko jest zapewniony pełny BBTOHQM. Ponadto, z operacyjnego punktu widzenia, tylko w bardzo rzadkich przypadkach należy przestrzegać dynamicznej autonomii pętli regulacyjnych. Przejście od prostszych układów odłączonych do bardziej złożonych układów sprzężonych jest często podyktowane jedynie niemożnością uzyskania autonomii statycznej w znanych schematach sterowania odłączonego, jeśli wymagana jest praca równoległa na którymkolwiek z parametrów. To przejście prowadzi nie tylko do komplikacji schematu. W układach zbudowanych metodą sprzężonej regulacji autonomię uzyskuje się parametrycznie - poprzez dobór współczynników wzmocnienia (przełożeń) połączeń krzyżowych pomiędzy regulatorami. Jeżeli przełożenia są stałe, autonomia nie jest zachowana we wszystkich trybach. W niepowiązanych regulacjach autonomia jest zapewniana w sposób kompensacyjny (przez organy regulacyjne). Ponadto zastosowanie sprzężonego układu sterowania znacznie komplikuje metody zmiany struktury obwodu podczas przenoszenia turbiny do specjalnych trybów (na przykład do pracy z przeciwciśnieniem itp.) Problemy ze stabilnością są rozwiązywane w sposób zadowalający za pomocą sprzężenia i regulacja niesprzężona.
Proponowana metoda pozwala osiągnąć
25 statyczną autonomię w niesprzężonych układach sterowania, zarówno w pracy izolowanej, jak i równoległej, a tym samym eliminuje potrzebę stosowania skomplikowanych, niekompensacyjnych układów sterowania w turbinach ciepłowniczych.
Istota wynalazku polega na tym, że regulatory mocy pochodnej (mechanicznej) turbiny i natężenia przepływu pary wprowadza się do niepołączonych ze sobą obwodów regulacji prędkości i ciśnienia jako podukłady śledzące.
Schemat proponowanej metody pokazano na rysunku. Obwód wykonawczy 2 służący do regulacji mocy różniczkowej (mechanicznej) wprowadza się do pętli regulacji prędkości obrotowej 1 turbiny, czyli pętli sterującej uogólnioną siłą wewnętrzną działającego obiektu. z turbogeneratora na częstotliwość systemu.
Obwód sterowania mocą wykonany jest w izodromach. Regulator mocy 8 otrzymuje zadania od regulatora prędkości 4, od czujnika ręcznego 5, od regulatorów systemu o i działa tylko na zawory wysokiego ciśnienia 7. Obwód wykonawczy 9 stabilizujący przepływ pary jest wprowadzony do obwodu kontroli ciśnienia 8, tj. wprowadzono także obwód regulacji uogólnionej siły wewnętrznej obiektu, działającej od strony turbogeneratora na ciśnienie w doborze. Regulator przepływu 10 otrzymuje zadania od regulatora ciśnienia 11, od ręcznej wartości zadanej 12, od regulatorów systemowych 18 i działa tylko na kanały niskiego ciśnienia 14.
Pozostałe oznaczenia przyjęto na rysunku 1b - moc wytworzona (mechaniczna) turbiny, 1b - przepływ pary kierowany przez regulatory turbiny na wyciąg, 17 - podajemy moc (elektryczną) generatora, 18 - zużycie pary przez odbiornik ciepła, 19 - częstotliwość (dla pracy izolowanej) lub kąt fazowy generatora (dla pracy równoległej), 20 - ciśnienie w ekstrakcji (dla pracy izolowanej) lub różnica ciśnień pomiędzy komorą ekstrakcyjną i konsumentem (w przypadku pracy równoległej z parą).
Gdy jednostka pracuje w separacji zgodnie z obciążeniem elektrycznym i cieplnym, zapewniona jest statyczna niezależność regulacji w obwodzie w taki sam sposób, jak w konwencjonalnych niesprzężonych układach sterowania turbin ciepłowniczych. W przypadku zakłóceń ze strony odbiornika ciepła i ruchu zaworów niskiego ciśnienia, prędkość turbogeneratora jest stabilizowana przez regulator prędkości (regulator mocy ułatwia to zadanie, ponieważ stabilizuje moc turbiny). W przypadku zakłóceń ze strony odbiornika elektrycznego5
40 Podczas przesuwania zaworów wysokociśnieniowych ciśnienie na wylocie stabilizowane jest za pomocą regulatora ciśnienia, który ułatwia to zadanie, stabilizując przepływ.
Niezależność statyczna w obwodzie zostaje zachowana nawet podczas pracy równoległej turbogeneratora pod obciążeniem elektrycznym i termicznym. W takim przypadku obwód działa w następujący sposób. W przypadku zakłóceń ze strony odbiornika elektrycznego (zmiana częstotliwości) i ręcznej regulacji zaworów regulacyjnych wysokiego ciśnienia, regulator przepływu utrzymuje statycznie stałe ciśnienie w wyborze. W przypadku zakłóceń ze strony odbiornika ciepła i przestawienia zaworów niskiego ciśnienia, stabilność obciążenia elektrycznego zapewnia statycznie regulator mocy. W systemie nie ma połączeń właściwych dla sprzężonych obwodów sterujących (między regulatorem prędkości a zaworami niskiego ciśnienia oraz między regulatorem ciśnienia a zaworami wysokiego ciśnienia). Wejście impulsów mocy i przepływu do układu sterowania turbiny może odbywać się poprzez przetworniki elektrohydrauliczne produkowane na skalę przemysłową przez zakłady budowy turbin.
Przy najpopularniejszym trybie pracy turbin grzewczych - równoległej pracy obciążenia elektrycznego i izolowanej pracy obciążenia cieplnego (na izolowanych kotłach) - sposób sterowania jest uproszczony. W tym przypadku pętla sterowania przepływem 9 nie jest potrzebna i wprowadzana jest jedynie pętla sterowania mocą.
Na tej samej zasadzie zamiast obwodów regulacji ciśnienia i przepływu można wprowadzić obwody regulacji temperatury wody sieciowej i natężenia przepływu.
Przedmiot wynalazku
Sposób regulacji turbin ciepłowniczych wyposażonych w niepowiązane ze sobą układy regulacji prędkości i ciśnienia, znamienny tym, że w celu zapewnienia autonomii statycznej zarówno w pracy izolowanej, jak i równoległej, do układu regulacji prędkości obrotowej turbiny wprowadza się obwód regulacji mocy oraz obwód regulacji mocy wprowadza się do układu kontroli ciśnienia „obwód regulacji przepływu pary do selekcji w celu zneutralizowania wzajemnego wpływu obciążeń statycznych.
Opracował M. Mirimsky
Redaktor E. A. Krechetova Redaktor techniczny A. A. Kamyshnikova Korektor E. D. Kurdyumova
Zamówienie 2527/8 Nakład 1220 Format papierowy. 60>
Komitet ds. Wynalazków i Odkryć TsNIIPI przy Radzie Ministrów ZSRR
Moskwa, Centrum, Aleja Serova, 4
Drukarnia, Sapunova Avenue, 2