Reglarea în cascadă. Metoda de control automat în cascadă Exemplu de sistem de control în cascadă

Vă rugăm să rețineți că garanția producătorului este valabilă numai dacă instalarea și punerea în funcțiune au fost efectuate de către un angajat al unei organizații specializate certificată de fabrica Protherm. În același timp, prezența unui certificat Protherm nu exclude necesitatea certificării suplimentare a personalului unei organizații specializate în conformitate cu reglementările în vigoare pe teritoriu. Federația Rusă legislativă şi reglementări legate de sfera de activitate a acestei organizații.

Îndeplinirea obligațiilor de garanție stipulate de legislația în vigoare din regiunea în care a fost instalat echipamentul Protherm este efectuată de vânzătorul dispozitivului dumneavoastră sau de o organizație asociată acestuia, autorizată printr-un acord special să efectueze reparații în garanție și fără garanție ale produselor Protherm. Reparațiile pot fi efectuate și de o organizație care este un centru de service autorizat Protherm.

Firma care efectuează reparații în garanție sau fără garanție ale echipamentelor Protherm va elimina, în perioada de garanție, în mod gratuit toate deficiențele identificate de aceasta care au apărut din vina producătorului. Condițiile specifice de garanție și durata perioadei de garanție sunt stabilite și documentate în timpul vânzării și punerii în funcțiune a dispozitivului. Vă rugăm să acordați atenție necesității de a completa secțiunea „Informații de vânzare”, unde introduceți numărul de serie al dispozitivului, mărcile de vânzare și sigiliile corespunzătoare, datele vânzării și semnătura vânzătorului în cardurile de garanție situate pe spatele produsului. paşaport.

Garanția producătorului nu se aplică produselor ale căror defecțiuni sunt cauzate de deteriorarea transportului, încălcarea regulilor de transport și depozitare, utilizarea lichidelor de răcire anti-îngheț, contaminarea de orice fel, inclusiv sărurile de duritate, înghețarea apei, instalarea și/sau punerea în funcțiune necalificată, nerespectarea instrucțiunilor de utilizare și instalarea și funcționarea echipamentelor și accesoriilor și alte motive independente de controlul producătorului, precum și instalarea și întreținerea dispozitivului.

Durata de viață stabilită se calculează din momentul punerii în funcțiune și este indicată în documentația atașată produsului specific.

Uzina Protherm garanteaza posibilitatea de a achizitiona orice piese de schimb pentru acest produs timp de cel putin 8 ani de la intreruperea acestuia.

Pentru echipamentele și accesoriile Protherm, producătorul stabilește o perioadă de garanție de 2 ani de la data punerii în funcțiune, dar nu mai mult de 2,5 ani de la data vânzării către consumatorul final.
Garanția la piesele de schimb este de 6 luni de la data vânzării cu amănuntul, cu condiția ca piesele de schimb să fie instalate de un specialist certificat Protherm.

Dacă există lipsă parțială sau totală a informațiilor despre vânzare și/sau punere în funcțiune, confirmată prin documente, perioada de garanție se calculează de la data fabricării dispozitivului. Numărul de serie al produsului conține informații despre data de fabricație: numerele 3 și 4 - anul de fabricație, numerele 5 și 6 - săptămâna anului de fabricație.

O organizație care este un centru de service Protherm autorizat are dreptul de a refuza reparațiile în garanție către consumatorul final pentru echipamentele comandate de o terță parte, dacă un specialist autorizat centru de service motivele de mai sus vor fi găsite și vor exclude garanția producătorului.

Fig.1. Structura unui controler de temperatură PID în cascadă într-o manta de reactor

Fig.2. Structura unui controler de temperatură PID în cascadă într-un răcitor cu reflux de reactor

1. Regulatori

Puncte generale

– Subsistemul de control este format din patru regulatoare PID, formând două cascade de control (Fig. 1., Fig. 2.);

– Controlul regulatoarelor master și slave (schimbarea modului de funcționare și a setării) este întotdeauna permis, indiferent dacă reactorul este în funcțiune sau nu, atât din diagrama mnemonică „Stare Instalare”, cât și din ferestrele regulatorului;

Redundanța regulatorului

– Pentru a crește fiabilitatea, sistemul oferă regulatoare redundante. Principalul este un controler software, cel de rezervă este unul hardware (SIPART DR22).

– Modificarea coeficienților controlerului hardware (coeficient de transmisie, constantă de timp de integrare și constantă de timp de diferențiere) în conformitate cu setările controlerului software se face prin apăsarea butonului „Aplica” din fereastra de setări a controlerului software;

Structura controlerului software

Structura controlerului software este prezentată în Fig.1, Fig.2.

Controlul regulatorului

– Toate cele patru regulatoare din reactor sunt controlate din ferestrele regulatorului sau din diagrama de imitație „Stare instalație”. Aspect ferestrele sunt prezentate în Fig.1., Fig.2.

– Pentru fiecare dintre cele patru regulatoare de reactor există o fereastră individuală, care are două forme: cea principală este „fereastra de control al regulatorului” și cea auxiliară este „fereastra setărilor regulatorului”. Comutarea între aceste forme se face prin apăsarea butoanelor sau în zona din dreapta sus a ferestrelor.

– Prin apăsarea butonului „RAMP” (disponibil doar pe fereastra regulatorului principal pentru frigider), se deschide fereastra de setări rampă și control (vezi Fig. 2.).

– Rampa în sine este o modificare liniară a referinței de temperatură de la valoarea „Valoarea inițială” la valoarea „Valoarea finală” în timpul „Timpului de tranziție”;

– Fereastra de configurare și control a rampei este concepută pentru a monitoriza progresul rampei și oferă, de asemenea, operatorului capacitatea de a controla rampa;

– În starea inițială, când rampa este inactivă, se apasă butonul „Stop”, se eliberează butoanele „Start” și „Pauză”, butonul „Pauză” este inaccesibil, „Valoarea finală” și „Timpul de tranziție” câmpurile sunt disponibile pentru introducere, câmpul „Valoare inițială” este afișată valoarea curentă a temperaturii, în câmpurile „Timp scurs” și „Timp rămas” – zero;

– Când rampa este activă, butoanele „Stop” și „Pauză” sunt eliberate, butonul „Start” este apăsat, butonul „Pauză” este disponibil, toate câmpurile nu sunt disponibile pentru introducere.

Câmpul „Valoarea inițială” afișează valoarea temperaturii de la care a început schimbarea lină a setărilor controlerului după apăsarea butonului „Start” sau pornirea sistemului de rampă.

Câmpul Valoare finală afișează valoarea de referință a controlerului care va fi setată după finalizarea rampei.

Câmpul „Timp de tranziție” afișează timpul total de rampă, câmpul „Timp scurs” afișează timpul de rampă scurs, iar câmpul „Timp rămas” afișează timpul de rampă rămas;

– După expirarea timpului „Timp de tranziție”, setarea controlerului este egală cu valoarea „Valoarea finală”, câmpurile de intrare și butoanele revin la starea inițială;

Efectuarea unei rampe de către un operator

– Sistemul are capacitatea de a efectua o rampă la comanda operatorului cu setări specificate de operator;

– Înainte de a începe rampa, operatorul introduce valorile cerute în câmpurile „Valoare finală” și „Timp de tranziție”;

– De la începutul fazei de polimerizare până la începerea primei doze suplimentare planificate de apă, operatorului în câmpul „Valoarea finală” îi este interzis să introducă o valoare mai mare decât temperatura curentă în reactor.

Dacă reactorul este în funcțiune, înainte de începerea fazei de polimerizare și din momentul începerii primei doze suplimentare programate de apă, câmpurile de introducere din setările rampei și fereastra de control nu sunt disponibile pentru intrarea operatorului, butoanele de control al rampei nu sunt disponibile pentru apăsare de către operator.

Dacă reactorul nu este în funcțiune, câmpurile de introducere din setările rampei și fereastra de control sunt disponibile pentru introducere de către operator, butoanele de control al rampei sunt disponibile pentru apăsare de către operator;

– Pentru pornirea rampei, operatorul apasă butonul „Start”, în timp ce butonul „Stop” este apăsat;

– În timpul rampei, câmpul de ieșire „Valoare inițială” afișează valoarea temperaturii de la care a început schimbarea lină a setării controlerului după apăsarea butonului „Start”;

– Dacă în timpul unei rampe trebuie să modificați parametrii acesteia (valoarea finală sau timpul de tranziție), trebuie să apăsați butonul „Pauză”. În acest caz, butonul „Start” rămâne apăsat, butonul „Stop” rămâne apăsat, iar câmpurile de introducere „Valoare finală” și „Timp de tranziție” sunt disponibile pentru introducere. Modificarea setării controlerului prin subrutina RAMP și numărarea timpului scurs în câmpul „Timp scurs” vor fi suspendate temporar;

– După ce noii parametri de rampă sunt introduși în câmpurile de intrare, operatorul apasă butonul „Pauză”, valoarea din câmpul de ieșire „Timp rămas” este recalculată automat și procesul de schimbare fără probleme a sarcinii cu noi parametri și numărătoarea inversă a timpul de rampă din câmpul „Timp scurs” este reluat;

– Noua valoare din câmpul „Timp rămas” se calculează astfel: . Dacă rampa înainte de apăsarea butonului „Pauză” a durat mai mult decât a fost introdus în câmpul „Timp de tranziție” în timpul pauzei, atunci timpul rămas este acceptat egal cu zero, referința controlerului este setată egală cu valoarea din câmpul „Valoare finală”;

– În două cazuri: prin apăsarea butonului „Start” și prin apăsarea butonului „Pauză”, sarcina pentru regulatorul principal din jachetă este setată cu un grad mai puțin decât „Valoarea finală” a rampei;

Funcționarea regulatorilor

– Toate cele patru regulatoare de reactoare au două moduri de funcționare: manual și automat. În modul manual, feedback-ul este deschis, algoritmul PID nu funcționează, operatorul și sistemul au capacitatea de a schimba acțiunea de control asupra supapei. În modul automat, feedback-ul este închis, algoritmul PID funcționează, operatorul și sistemul au capacitatea de a modifica temperatura țintă;

– Cele patru regulatoare reactoare sunt combinate în două circuite de control în cascadă, fiecare dintre ele având un regulator master și un regulator slave. Cascada este considerată închisă dacă controlerele slave și master sunt în modul automat;

– Controlerul principal nu poate fi în modul de control automat dacă slave este în modul manual. Dacă operatorul sau sistemul comută controlerul slave în modul manual, masterul va trece și el în modul manual și cascada se deschide. Dacă operatorul sau sistemul comută controlerul slave în modul automat, modul master nu se schimbă (rămâne în manual), cascada rămâne deschisă. Controlerul principal poate fi comutat în modul automat numai dacă slave este în modul automat;

– Când regulatorul principal este pornit în modul automat, închiderea fără șocuri a cascadei este asigurată prin presetarea acțiunii de control a regulatorului principal egal cu sarcina regulatorului slave.

Este utilizat pe obiecte complexe atunci când parametrul de ieșire j este afectat de mai multe perturbații care nu pot fi măsurate. În acest caz, este selectat un obiect cu un parametru intermediar j 1 care poate fi măsurat, iar reglarea obiectului se bazează pe acesta. Primim prima buclă de control. Acest controler nu ia în considerare unele dintre perturbațiile care acționează asupra unui obiect complex care afectează parametrul de ieșire j. Folosind parametrul j, se construiește a doua buclă de control. Regulatorul celui de-al doilea circuit controlează funcționarea regulatorului primului circuit, schimbându-și sarcina în așa fel încât funcționarea sa compenseze influența perturbațiilor asupra parametrului de ieșire j. Acesta este sensul reglării în cascadă (cascadele de reglare 1 și 2).

Orez. 5.18. Diagrama sistemului de control al nivelului apei din tamburul cazanului:

N b – nivelul apei în tamburul cazanului; D pp – consumul de abur supraîncălzit (l); W c – consumul de apă de alimentare (m vol); ZD– setează indicatorul (setează valoarea nivelului N b,0); WEC – economizor de apă; PP – supraîncălzitor

Să luăm în considerare acest lucru în diagrama de control a unui obiect complex, constând dintr-o conexiune secvențială a trei obiecte cu perturbații (Fig. 5.19).

Regulatorul parametrului intermediar j 1 caută să-l mențină constant și egal cu j 1,0. Aceasta este prima cascadă de reglementări.

Acest controler ia în considerare doar perturbarea l 1. Perturbațiile l 2 și l 3 vor afecta parametrul de ieșire j. Regulatorul j (a doua cascadă de control) va menține parametrul j constant j 0 datorită faptului că prin sarcina variabilă ( ZPZ) va schimba sarcina la primul circuit cu suma ±Dj 1 . După ce a primit această adăugare a unei sarcini, controlerul j1 va modifica parametrul j1 astfel încât să compenseze influența perturbațiilor l2 și l3 asupra parametrului de ieșire j. Regulator j (etapa a 2-a) parcă corectează funcționarea primului regulator (conform j 1), deci numit regulator corectiv (CR).

Orez. 5.19. Schema de control în cascadă:

ZD– maestru; ZPZ– generator de referință variabilă; KR – regulator corector

Un exemplu de control în cascadă este distribuția sarcinii termice între mai multe cazane care funcționează pe o magistrală comună de abur (Fig. 5.20).

Orez. 5.20. Reglarea încărcăturii termice a cazanelor care funcționează pe o conductă comună de abur: RSZ – multiplicator de semnal set; GKR – regulator corectiv principal

Două cazane furnizează abur cu debite către conducta principală de abur D k1 și D k2. Aburul curge de la magistrala de abur la turbine T 1 ; T 2 și T 3 cu cheltuieli D T1; D T2 și D T3. Dacă există un echilibru între fluxurile de abur de intrare de la cazane și care părăsesc conducta principală către turbine, atunci presiunea aburului în conducta principală r nu mă voi schimba ( r m,0).

Dacă turbinele încep să consume mai mult sau mai puțin abur, atunci echilibrul fluxului de abur în conducta principală și fluxul acestuia din conducta principală este întrerupt și presiunea r m trebuie reglementat. Obiectele intermediare din acest sistem sunt cazanele LA 1 și LA 2, iar parametrii intermediari sunt sarcinile termice ale cazanelor D q 1 și D q2. Pe baza acestora, este construit un regulator de sarcină termică ( RTN), care controlează alimentarea cu combustibil (gaz). Aceasta este prima cascadă de reglementare.

Regulatoarele mențin sarcinile termice constante D q 1.0 și D q 2.0, și astfel consumul de abur D k1 și D k2. Dacă presiunea din linie r m începe să se schimbe (parametrul j), intră în funcțiune regulatorul de presiune r m (aceasta este a 2-a cascadă), care, în funcție de abaterea presiunii ±D r m =( r m - r m,0) generează un semnal la ieșire și prin multiplicatorul semnalului de referință ( RSZ) controlează funcționarea regulatoarelor de sarcină termică a cazanului ( RTN), schimbând sarcina cu valoarea ±D D q. În conformitate cu acest semnal, regulatoarele PTH modifică alimentarea cu combustibil a cazanelor și, prin urmare, producerea debitului de abur. D k1 și D k2 astfel încât să se restabilească presiunea în linie r m.

În cazul în care aceste metode de control nu dau rezultatele dorite, ele merg la limitarea perturbărilor l.

Sistemele în cascadă sunt utilizate pentru automatizarea obiectelor care au o inerție mare de-a lungul canalului de control, dacă este posibil să se selecteze o coordonată intermediară mai puțin inerțială în raport cu perturbațiile cele mai periculoase și să se folosească pentru aceasta aceeași acțiune de reglare ca pentru ieșirea principală. a obiectului.

În acest caz, sistemul de control (Fig. 19) include două regulatoare - regulatorul principal (extern) R, care servește la stabilizarea ieșirii principale a obiectului y,și regulator auxiliar (intern). R 1, conceput pentru a regla coordonatele auxiliare la 1 .Ținta pentru controlerul auxiliar este semnalul de ieșire al controlerului principal.

Alegerea legilor de reglementare este determinată de scopul autorităților de reglementare:

Pentru a menține coordonatele de ieșire principală la o valoare dată fără o eroare statică, legea de control a controlerului principal trebuie să includă o componentă integrală;

Regulatorul auxiliar este obligat să răspundă rapid, deci poate avea orice lege de reglementare.

O comparație a ASR-urilor cu un singur circuit și în cascadă arată că, datorită vitezei mai mari a buclei interne într-un ASR în cascadă, calitatea procesului tranzitoriu crește, în special atunci când se compensează perturbațiile care vin prin canalul de control. Dacă, în funcție de condițiile procesului, se impune o limitare variabilei auxiliare (de exemplu, temperatura nu trebuie să depășească valoarea maximă admisă sau raportul debitului trebuie să fie în anumite limite), atunci se impune și o limitare asupra semnalul de ieșire al controlerului principal, care este o sarcină pentru controlerul auxiliar. Pentru a face acest lucru, între regulatoare este instalat un dispozitiv cu caracteristicile unei secțiuni de amplificator cu saturație.

Orez. 19. Schema bloc a sistemului de control automat în cascadă:

W, W 1 – canale principale și auxiliare la 1 cantități controlate ale obiectului; R, R 1 – regulatoare principale și auxiliare; х Р, х Р1 – influențele reglatoare ale regulatorilor RŞi R 1; ε, ε 1 – mărimea discrepanțelor dintre valorile curente și valorile stabilite ale mărimilor controlate laŞi la 1 ; la 0 – sarcină către controlerul principal R

Exemple de sisteme de control automate în cascadă ale instalațiilor de tehnologie termică. În fig. Figura 20 prezintă un exemplu de sistem în cascadă pentru stabilizarea temperaturii lichidului la ieșirea din schimbătorul de căldură, în care circuitul auxiliar este fluxul de abur de încălzire ASR. Când există o perturbare a presiunii aburului, regulatorul 1 modifică gradul de deschidere al supapei de control astfel încât să mențină debitul specificat. Dacă echilibrul termic din aparat este perturbat (cauzat, de exemplu, de o modificare a temperaturii de intrare sau a debitului lichidului, entalpia aburului, pierderea de căldură în mediu), conducând la o abatere a temperaturii de ieșire de la valoarea setată, regulatorul de temperatură 2 ajustează sarcina la regulatorul de debit de abur 1.

În procesele tehnologice termice, adesea coordonatele principale și auxiliare au aceeași natură fizică și caracterizează valorile aceluiași parametru tehnologic în diferite puncte ale sistemului (Fig. 21).

Fig.20. Sistem în cascadă reglarea temperaturii (articolul 2) cu corectarea sarcinii la regulatorul debitului de abur (articolul 1)

Orez. 21. Schema bloc a unui ASR în cascadă cu măsurarea unei coordonate auxiliare într-un punct intermediar

În fig. 22 prezintă un fragment schema tehnologica, incluzând un încălzitor de amestec de reacţie 2 şi un reactor 1, şi un sistem de stabilizare a temperaturii în reactor.

Efectul de control asupra fluxului de abur este furnizat la intrarea schimbătorului de căldură. Canalul de control, care include două dispozitive și conducte, este un sistem dinamic complex cu inerție mare. Obiectul este afectat de o serie de perturbații care sosesc în diferite puncte ale sistemului: presiunea și entalpia aburului, temperatura și debitul amestecului de reacție, pierderea de căldură în reactor etc. Pentru a crește viteza sistemului de control, cascadă Se folosește ACS, în care variabila principală controlată este temperatura din reactor, iar temperatura amestecului dintre schimbătorul de căldură și reactor a fost aleasă ca auxiliară.

Orez. 22. Sistem de control al temperaturii în cascadă (articolul 4) în reactor (articolul 1) cu corectarea setării regulatorului de temperatură (articolul 3) la ieșirea schimbătorului de căldură (articolul 2)

Calculul ASR în cascadă. Calculul ASR în cascadă implică determinarea setărilor regulatoarelor principale și auxiliare pentru caracteristicile dinamice date ale obiectului de-a lungul canalelor principale și auxiliare. Deoarece setările regulatoarelor principale și auxiliare sunt interdependente, acestea sunt calculate folosind metoda iterației.

La fiecare pas de iterație, se calculează un ASR cu o singură buclă redus, în care unul dintre controlere se referă condiționat la un obiect echivalent. După cum se poate observa din diagramele bloc din fig. 23, obiectul echivalent pentru regulatorul principal (Fig. 23, a) este o conexiune în serie a unui circuit auxiliar închis și a canalului principal de comandă; funcția sa de transfer este egală cu

(93)

Orez. 23. Scheme bloc ale unui sistem de control cu ​​un singur circuit echivalent cu un regulator principal (a) și auxiliar (b): în partea de sus - o diagramă echivalentă cu un singur circuit; mai jos – conversia ACP în cascadă într-un singur circuit

Obiectul echivalent pentru controlerul auxiliar 2 (Fig. 23) este o conexiune paralelă a canalului auxiliar și sistemul principal în buclă deschisă. Funcția sa de transfer are forma:

(p)=W 1 (p) – W(p)R(p).(94)

Calculul începe cu regulatorul principal. Metoda este utilizată în cazurile în care inerția canalului auxiliar este mult mai mică decât cea a celui principal. La primul pas, se presupune că frecvența de funcționare a circuitului principal ( ω p) mult mai puțin decât auxiliarul ( ω p1) și la ω=ω р

. (95)

. (96)

Astfel, ca prima aproximare, setarile S 0 regulatorul principal 1 nu depinde de R1(p) si sunt situate de W e °(p).

La a doua etapă, setările controlerului auxiliar sunt calculate pentru obiectul echivalent (1) cu funcția de transfer W 1 e (p),în care se substituie R(p, S°).

ACP combinat

Sistemele de control automate combinate sunt utilizate pentru automatizarea obiectelor supuse unor perturbări controlate semnificative. Sistemele se numesc combinate deoarece în construcția lor se folosesc două principii de reglare: „prin abatere” (principiul lui Polzunov) și „prin perturbare” (principiul lui Poncelet). Sistemele construite conform principiului Polzunov au feedback negativ și funcționează într-un ciclu închis. Sisteme de perturbare (Poncelet) feedback nu au și funcționează într-un ciclu deschis.

Există două moduri de a construi sisteme de control automate combinate cu diagramele bloc prezentate în Fig. 24 și 25. După cum se poate observa din aceste diagrame bloc, ambele sisteme au caracteristici comune: prezența a două canale de influență asupra coordonatei de ieșire a obiectului și utilizarea a două bucle de control - închise (prin regulatorul 1). ) și deschis (prin compensatorul 2 ). Singura diferență este că, în al doilea caz, impulsul corector de la compensator este furnizat nu la intrarea obiectului, ci la intrarea regulatorului.

Orez. 24. Scheme bloc ale unui ASR combinat la conectarea ieșirii unui compensator la intrarea unui obiect: a – diagramă originală; b – diagramă convertită; 1 – regulator; 2 – compensator

Orez. 25. Scheme bloc ale unui ASR combinat la conectarea ieșirii compensatorului la intrarea regulatorului: a – circuit original; b – diagramă convertită; 1 – regulator; 2 – compensator

Introducerea unui impuls corectiv bazat pe cea mai puternică perturbare poate reduce semnificativ eroarea de control dinamic, prevăzută alegerea corectăși calculul dispozitivului dinamic care formează legea schimbării acestei influențe.

Baza pentru calcularea unor astfel de sisteme este principiul invarianței: abaterea coordonatei de ieșire a sistemului de la valoarea specificată trebuie să fie identic egală cu zero sub orice influență de conducere sau perturbatoare.

Pentru a îndeplini principiul invarianței, sunt necesare două condiții: compensarea ideală a tuturor influențelor perturbatoare și reproducerea ideală a semnalului sarcinii. Este evident că atingerea invarianței absolute în sistemele reale de control este practic imposibilă. De obicei, ele sunt limitate la invarianța parțială față de cele mai periculoase perturbări. Să luăm în considerare condiția de invarianță a sistemelor de control în buclă deschisă și combinate în raport cu o influență perturbatoare.

Condiție de invarianță pentru ASR în buclă deschisă și combinată. Să luăm în considerare condiția de invarianță a unui sistem în buclă deschisă (Fig. 26): y(t)= 0.

Orez. 26. Schema bloc a unui sistem de control automat în buclă deschisă

Trecem la imaginile Laplace X B (r)Şi Y(p) semnale x V (t)Şi y(t), Să rescriem această condiție ținând cont de funcțiile de transfer ale obiectului de-a lungul canalelor de perturbare WB(p) si reglementare W Р (p)și compensator RK(p):

Y(p) = X B (p) 0. (97)

În prezența tulburărilor[ ] condiția de invarianță (97) este îndeplinită dacă

W B (p) + R k (p)W P (p)=0,(98)

R k () = -W В ()/W Р ().(99)

Astfel, pentru a asigura invarianța sistemului de control față de orice perturbare, este necesar să se instaleze un compensator dinamic, a cărui funcție de transfer este egală cu raportul funcțiilor de transfer ale obiectului de-a lungul canalelor de perturbare și control, luate. cu semnul opus.

Să derivăm condiții de invarianță pentru ASR combinate. Pentru cazul în care semnalul de la compensator este furnizat la intrarea obiectului (vezi Fig. 24, a), schema bloc ASR combinat este convertit într-o conexiune în serie a unui sistem în buclă deschisă și a unei bucle închise (a se vedea Fig. 24, b), ale căror funcții de transfer sunt, respectiv, egale:

.

În acest caz, condiția de invarianță (97) se scrie astfel:

Dacă X B (p) 0 și W ZS(p), trebuie îndeplinită următoarea condiție:

aceste. condiție de invarianță.

Când se utilizează un sistem de control combinat (vezi Fig. 25, a), derivarea condițiilor de invarianță duce la relații ( vezi Fig. 25, b):

(101)

Dacă XB(p)0Şi W ZS (r) , atunci trebuie îndeplinită următoarea condiție:

R la (p) = -W B (p) /.(103)

Astfel, la conectarea ieșirii compensatorului la intrarea controlerului, funcția de transfer a compensatorului, obținută din condiția de invarianță, va depinde nu numai de caracteristicile obiectului, ci și ale controlerului.

Condiții de realizare fizică a ASR-urilor invariante. Una dintre principalele probleme care apar la construirea sistemelor de control invariante este realizabilitatea lor fizică, adică fezabilitatea unui compensator care îndeplinește condițiile (99) sau (103).

Spre deosebire de regulatoarele industriale convenționale, a căror structură este dată și este necesar doar să se calculeze setările lor, structura unui compensator dinamic este complet determinată de raportul dintre caracteristicile dinamice ale obiectului de-a lungul canalelor de perturbare și control și poate rezulta să fie foarte complex, iar dacă raportul dintre aceste caracteristici este nefavorabil, fizic imposibil.

Compensatorii „ideali” sunt irealizabili fizic în două cazuri:

Dacă timpul net de întârziere de-a lungul canalului de control este mai mare decât prin canalul de perturbare. În acest caz, compensatorul ideal ar trebui să conțină o legătură principală, deoarece dacă:

(104)

, (105)

apoi luând în considerare (99):

(106)

Dacă în funcția de transfer compensator gradul polinomului din numărător este mai mare decât gradul polinomului din numitor. În acest caz, compensatorul trebuie să conțină legături de diferențiere ideale. Acest rezultat este obținut pentru un anumit raport al ordinelor ecuațiilor diferențiale care descriu canalele de perturbare și de control. Lasă

W В (р) = В в (Р)/Şi Wp(p)= В р(Р)/,(107)

Unde B în (P), A B (p), V P (p), A P (p)- polinoame de grade t V, n B, m PŞi n pîn consecinţă.

m K = m B + n p ; n k = n în + m r.

Astfel, condiția pentru realizarea fizică a unui ASR invariant este ca următoarele relații să fie îndeplinite:

τ în ≥ τ р și m B + n p ≤ n în + m р.(108)

Exemplu. Să luăm în considerare un sistem de control al temperaturii într-un reactor chimic cu un dispozitiv de agitare în care are loc o reacție exotermă (Fig. 27).

Orez. 27. Diagrama schematică reactor chimic cu dispozitiv de amestecare: 1 – contor de temperatură; 2 – supapă de control; 3 – debitmetru

Fie canalul principal de perturbare - „debitul amestecului de reacție - temperatura în reactor” - să fie aproximat prin două legături aperiodice de ordinul întâi, iar canalul de control - „debitul lichidului de răcire - temperatura în reactor" - prin trei legături aperiodice de ordinul întâi:

, (109)

, (110)

Unde T 1 , T 2 , T 3 – cele mai mari constante de timp ale rezervoarelor termice principale ale reactorului, termometrului și manta de răcire.

Pentru a construi un sistem de control invariant compatibil cu expresia (99), este necesar să se introducă un compensator cu funcție de transfer:

, (111)

care este fizic irealizabil, deoarece în acest caz condiția este încălcată și compensatorul trebuie să conțină o legătură ideală de diferențiere.

Exercita

În conformitate cu exemplul, dezvoltați un sistem de control pentru o instalație de rectificare. Calcula , .

Datele inițiale.

1. Schema unității de distilare (Fig. 28). Instalația constă dintr-o coloană de distilare LA, schimbator de caldura pentru incalzirea amestecului initial T-1, cazan T-2, condensator T-3 si rezervor de reflux E.

Coloana separă amestecul binar. Punctele de fierbere ale componentelor separate diferă semnificativ, drept urmare coloana are un număr mic de plăci și o înălțime mică. Întârzierile și inerția de-a lungul canalelor de transmitere a influențelor perturbatoare și de control sunt relativ mici. Există conexiuni interioare puternice între principalele cantități controlate (reglementate) ale procesului - compozițiile (temperaturile) distilatului și produsul de bază.

În fluxul de abur care vine de sus coloană de distilare, conține componente care nu se condensează în gaze inerte în condițiile de funcționare ale schimbătorului de căldură T-3. Acestea sunt evacuate din rezervorul de irigare pentru suflare (în rețeaua de combustibil).

Modul de funcționare al instalației este supus unor perturbări mari și frecvente: în ceea ce privește debitul Fși compoziție XF materii prime; prin presiunea (debitul) agentului de încălzire furnizat la schimbător de căldură T-Iși cazanul T-2; conform presiunii (debitului) agentului frigorific alimentat condensatorului T-3.

Controalele „cheie” ale procesului de rectificare sunt organismele de reglementare de pe linia de alimentare cu reflux către coloană LAși linii de alimentare cu agent de încălzire la cazanul T-2.

Orez. 28. Schema unei instalatii de rectificare

2. Parametrii dinamici ai obiectului sunt setati: (constante de timp T; întârzieri τ; coeficient de transmisie LA v) prin canale:

O. „schimbarea poziției regulatorului P01 – consum de materie primă F» ( X R 1 F);

b. „schimbarea poziției regulatorului P02 – consum de agent termic F 1" ( X R 2 F 1 );

b*. „schimbarea poziției regulatorului P02 - temperatura materiei prime θ F după T-1" ( X R 2 θ F);

V. „schimbarea poziției organismului de reglementare P03 - compoziția distilatului X D» ( X R 3 X D);

d. „schimbarea poziției regulatorului P04 - presiune Rîn coloană" ( X R 4 P);

d. „schimbarea poziției regulatorului P05 - nivel în cubul coloanei” ( X R 5 L);

e. „schimbarea poziției organismului de reglementare P02 * - temperatura materiei prime θ F după T-1" ( X R 2* θ F);

şi. „schimbarea poziției organismului de reglementare P04 * - presiune Pîn coloană" ( X R 4* P);

h. „schimbarea poziției regulatorului P06 - temperatura în partea de jos a coloanei” ( X R 6 θ LA);

z*. „schimbarea poziției corpului de reglare PO6 - temperatura θ B în vârful coloanei” ( X R 6 θ B);

Şi. „schimbarea poziției corpului de reglare ROZ - temperatura θ Bîn vârful coloanei" ( X P3 θ B);

Și * . „schimbarea poziției organului de reglementare ROZ - temperaturaθ LA partea de jos a coloanei" ( X R 3 θ LA).

3. Se precizează mărimile perturbațiilor care acționează asupra obiectului, exprimate în % din cursa organismului de reglementare:

a) canalul X R 1 F(pe baza consumului de materii prime F);

b) canale X R 2 F 1 , X Р2 θ F(prin presiunea agentului de încălzire P 1 și conținutul său de căldură q 1);

c) canal X R 3 XD(după compoziția materiilor prime XF);

d) canal X P4 P(prin presiune R 2 agent frigorific furnizat condensatorului T-3);

d) canal X R 5 L(după conținutul de căldură q 2 agent termic furnizat cazanului T-2).

4. Sunt specificate cerințe pentru calitatea procesului de reglementare (eroare dinamică X max, timp de reglementare t P, gradul de atenuare al proceselor tranzitorii ψ , eroare de control static X cm).

Datele inițiale pentru elementul 2 al sarcinii (articolele a - d), itemul 3 și itemul 4 sunt date în tabel. 9, a pentru punctele 2 (f, g, h, i) - din tabel. 10 date inițiale.

Tabelul 9. Parametrii dinamici ai obiectului și cerințele de calitate pentru procesul de reglementare

Tabelul 10. Parametrii dinamici ai obiectului și cerințele de calitate pentru procesul de reglementare

Întrebări de securitate

1. Sisteme de control automate în cascadă în scheme de control al proceselor. Principii de construcție și funcționare a acestora. Exemple de sisteme de control automate în cascadă în industrie și energie.

2. Sisteme de control automate combinate în scheme de control al proceselor. Principii de construcție și funcționare. Condiții de fezabilitate fizică. Exemple de sisteme de control automate combinate în industrie și energie.

PRACTICUM Nr. 8 (2 ore)