Состав исходных данных для проектирования.

1.1. Параметры объекта регулирования:

Тип объекта (статический или астатический); Т, К – постоянная времени статического объекта и его коэффициент передачи (соответственно); Т_о – время разгона астатического объекта; - величина полного запаздывания.

1.2. Параметры номинального режима и допустимые пределы для них:

Заданные значения входной (Q_o) и выходной (Н_o) величины объекта (например, номинальные расход топлива и температура в рабочем пространстве печи);

Прогноз величины ожидаемого возмущения ( ).

1.3. Желательный уровень качества регулирования:

1.3.1. Один из трёх типов переходного процесса (I – апериодический; II – с 20%-ным

перерегулированием, III – с минимальным среднеквадратичным отклонением )

Типовые (оптимальные) процессы регулирования

а – апериодический; б – с 20%-ным перерегулированием; в - с минимальным среднеквадратичным отклонением ; - перерегулирование, %.

Апериодический процесс обеспечивает отсутствие перерегулирования, но сопровождается заметной величиной максимального динамического отклонения j₁.

Процесс с 20%-ным перерегулированием характеризуется сравнительно быстро уменьшающимися по амплитуде колебаниями регулируемой величины j. При этом её максимальное динамическое отклонение j₁меньше, чем в предыдущем случае (при прочих равных условиях). Процесс с характеризуется значительным перерегулированием и большой продолжительностью переходного процесса, однако, ему свойственна меньшая величина максимального динамического отклонения j₁, а также минимум дисперсии отклонения. j за время переходного процесса.

1.3.2. Максимально допустимое время регулирования (t_p)_max

1.3.3. Максимально допустимое остаточное отклонение (DН_ост)_max.

2. Выбор типа регулятора для статического объекта регулирования.

Важнейшим показателем качества регулирования является максимальное динамическое отклонение регулируемой величины Н от задания Н_о. Это отклонение называется динамическим, поскольку оно имеет временный, преходящий характер. Наибольшим отклонением в устойчивом, т.е. сходящемся переходном процессе будет первое отклонение j₁, непосредственно следующее за нарушением равновесия вследствие возмущения.

Степень воздействия регулятора, понижающего динамическое отклонения, характеризуется динамическим коэффициентом регулирования , где - потенциальное отклонение выходной величины статического объекта при отсутствии регулятора. Эту величину легко определить экспериментально, либо рассчитать по формуле: . Здесь К – коэффициент передачи объекта; m - относительное возмущение.

Регулятор выбирают с помощью номограммы, по значениям двух безразмерных величин: R_д и t/Т.

Пусть, например, требуется обеспечить апериодический переходный процесс при запаздывании в объекте t = 20 сек и постоянной времени Т = 80 сек, т.е. при ; Задавшись , получим соответствующую точку на графике а. Поскольку отмеченная точка лежит ниже линии 1, но выше остальных линий, то можно остановить свой выбор на любом регуляторе за исключением И-регулятора. В общем случае, если отмеченная точка лежит выше одной из линий(1, 2, 3 или 4) или находится на ней, то возможен выбор регулятора, соответствующего этой линии. Иначе, говоря, каждая линия есть нижняя граница области возможного применения соответствующего регулятора.

Допустим, что мы остановили свой выбор на пропорциональном регуляторе (П-ре-гулятор). Требуется оценить возможную величину остаточного отклонения, которое неизбежно сопутствует этому выбору.

На нижеследующем графике по оси ординат отложено безразмерное относительное остаточное отклонение , откуда .

Относительное остаточное отклонение d на статических объектах

1 – апериодический процесс; 2 – с 20%-ным перерегулированием;

3 - с минимальным среднеквадратичным отклонением .

Например, при , найдём по графику d = 0, 5. Если в результате эксперимента или расчёта обнаружилось, что (изменение температуры в печи при отсутствии регулятора), то выбор пропорционального регулятора будет сопровождаться остаточным отклонением = 10⁰С. Если это отклонение больше максимально допустимого остаточного отклонения (DН_ост)_max, то от П-регуля-тора придётся отказаться в пользу ПИ либо ПИД регуляторов.

Следующим этапом проектирования САР является оценка продолжительности ожидаемого переходного процесса по нижеследующим графикам:

Кривая 1 на каждом из этих трёх графиков используется для И-регулятора. Пусть по-прежнему желателен апериодический переходный процесс на объекте с величиной . По графику а находим, что ордината , где t_P – время регулирования. Отсюда с. Если эта величина оказывается выше чем ранее заданный предел (t_p)_max, то И-регулятор применить не удастся.

Для расчёта времени регулирования применительно к другим типам регуляторов используют аналогичную методику.

⇐ Предыдущая 123 Следующая ⇒