Объекты регулирования и регуляторы.

Объекты регулирования и регуляторы.

Любая САУ состоит из двух частей – объекта регулирования и регулятора.

Объект регулирования является важнейшей составной частью, от свойств которого зависят свойства и характеристики системы. Объект регулирования является неизменяемой частью системы, поскольку его характеристики определяются конструктивными и технологическими особенностями конкретного агрегата.

свойства САУ:

Нагрузка объекта — это расход регулирующей среды, используемой в объекте. Под регулирующей средой понимается вещество или энергия, изменение которых приводит к изменению регулируемой величины объекта. Так, при регулировании температуры печи регулирующей средой будет топливо или тепловая энергия, при регулировании уровня жидкости в емкости - жидкость. Чем раньше изменяется нагрузка, тем меньшим колебаниям подвергается регулируемая величина.

Количество энергии или вещества, аккумулированное в объекте, называется емкостью объекта. Чем больше емкость, тем меньше скорость изменения регулируемой величины при одинаковом нару­шении энергетического или материального баланса и наоборот. При малой емкости объекта регулируемая величина подвержена большим колебаниям и, следовательно, сложнее процесс регули­рования. Иногда вместо емкости применяют понятие «коэффи­циент емкости», который означает количество энергии или веще­ства, вызывающее изменение регулируемой величины на единицу ее измерения.

По порядку дифференциального уравнения объекты подразде­ляются на объекты первого, второго, ..., n-ного порядка. Иногда эти же объекты называют одноемкостными, двухъемкостными, ..., η -емкостными, причем «многоемкостность» — понятие условное и такие объекты не обязательно включают несколько одноемкостных объектов, только их динамика аналогична динамике объектов, j состоящих из отдельных емкостей.

Самовыравнивание.

В зависимости от того, как реагируют объекты на приложенные возмущения, различают объекты с самовыравниванием и без самовыравнивания. Самовыравниванием на­зывают свойство объекта, благодаря которому возникшее наруше­ние энергетического или материального баланса ликвидируется самостоятельно без участия регулятора; при этом регулируемая величина стремится к новому установившемуся значению. Таким образом, самовыравнивание — это способность объекта к вос­становлению равновесия, нарушенного в результате действия воз­мущений. Количественность - способность объекта к самовыравнива­нию характеризуется коэффициентом самовыравнивания Kc — величиной, обратной коэффициенту передачи объекта Kоб по каналу возмущающего воздействия, т. е. /Kс = 1/Kоб·

Объекты регулирования, обладающие самовыравниванием (Kc > 0), относятся к устойчивым или статическим объектам. Эти объекты могут быть представлены апериодиче­скими звеньями первого или второго порядков и их комбинациями. При Kc объекты регулирования обладают настолько высоким коэффициентом самовыравнивания, что в автоматическом регули­ровании не нуждаются. В большинстве случаев коэффициент самовыравнивания зависит от нагрузки объекта.

Объекты без самовыравнивания, в которых приложенное ступенчатое возмущение приводит к неограниченному изменению регулируемой величины, называются -.неустойчивыми или аста­тическими. Такие объекты содержат в своей структуре интегрирующие звенья.

 

 

Передаточная функция П – регулятора

(10.3)

В динамическом отношении П – регуляторы представляют собой пропорциональное звено.

Идеальные h(t) Реальный

Интегральный регулятор. Уравнение И – регулятора

(10.4)

где - коэффициент передачи И – регулятора, имеющий размерность: % хода вала исполнительного механизма / единица измерения регулируемой величины, умноженная на секунду.

Передаточная функция И – регулятора

(10.5)

В динамическом отношении И – регулятор аналогичен идеальному интегрирующему звену.

Идеальный Реальный

5. Регуляторы

Под законом регулирования понимают зависимость регулирующего воздействия на объект У (входная величина объекта) от отклонения ε (входная величина регулятора) регулируемой величины от заданного значения :

В качестве величины регулирующего воздействия рассматривается перемещение регулирующего органа или выходного вала исполнительного механизма, выраженное в % полного перемещения.

Если зависимость является линейным дифференциальным уравнением, то закон регулирования также называют линейным.

Закон регулирования является непрерывным, если математическая зависимость представляет собой непрерывную функцию, т.е. непрерывному изменению регулируемой величины соответствует непрерывное изменение регулирующего воздействия. Наиболее распространенными линейными законами регулирования, которые обычно реализуются в серийно выпускаемой аппаратуре и считаются типовыми, являются следующие: пропорциональный (П), интегральный (И), пропорционально – интегральный (ПИ), пропорционально – дифференциальный (ПД), пропорционально – интегрально – дифференциальный (ПИД) законы. Технические законы, реализующие законы регулирования, называются соответственно П -, И -, ПИ-, ПИД – регуляторами.

Рассмотрим более подробно законы регулирования ПИ регулятор:

(10.2)

где - коэффициент передачи, имеющий размерность: % хода вала исполнительного механизма / единица измерения регулируемой величины.

Пропорционально – интегральный регулятор. Уравнение ПИ – регулятора имеет вид

(10.6)

где - постоянная времени интегрирования.

Регулирующее воздействие ПИ – регулятора состоит из двух составляющих: пропорциональной и интегральной . В динамическом отношении ПИ – регулятор эквивалентен П – регулятору с коэффициентом передачи и И – регулятору с коэффициентом передачи , включенном параллельно.

Передаточная функция ПИ – регулятора

(10.7)

Идеальный Реальный

6. Пропорционально – дифференциальный регулятор.

Уравнение ПД – регулятора

(10.8)

где - постоянная времени дифференцирования.

Регулирующее воздействие состоит из двух составляющих: пропорциональной и дифференциальной

Передаточная функция ПД регулятора

(10.9)

В динамическом отношении ПД - регулятор представляет собой параллельное соединение пропорционального и идеального дифференцирующего звеньев.

Реальные регуляторы отличаются от идеальных инерционностью исполнительного механизма и других элементов. Реальный регулятор структурно можно представить последовательным соединением идеального регулятора и апериодического звена 1 –го порядка. Поэтому передаточная функция реального регулятора Wр(р) и передаточной функции инерционного апериодического звена 1 –го порядка 1/(Т_инР+1):

Wp(p)= Wp(p) Wин(p)= Wp(p)/ 1/(Т_инР+1),

Где Т_ин – постоянная времени инерционного звена.

Идеальный Реальный

7.Пропорционально –интегрально -дифференциальный регулятор.

Уравнение ПИД – регулятора

У= K_p[ +(1/T_и) ]

Регулирующее воздействие ПИД – регулятора складывается из воздействий, обусловленных работой П-, И-, Д – составляющих. В динамическом отношении ПИД – регулятор представляет собой представляет собой соединение из трех звеньев: пропорционального, идеального интегрирующего и идеального дифференцирующего.

Передаточная функция ПИД – регулятора

Wпид(р)=

Реальные регуляторы отличаются от идеальных инерционностью исполнительного механизма и других элементов. Реальный регулятор структурно можно представить последовательным соединением идеального регулятора и апериодического звена 1 –го порядка. Поэтому передаточная функция реального регулятора Wр(р) и передаточной функции инерционного апериодического звена 1 –го порядка 1/(ТинР+1):

Wp(p)= Wp(p) Wин(p)= Wp(p)/ 1/(ТинР+1),

Где Тин – постоянная времени инерционного звена.

Идеальный Реальный

23.

Объекты регулирования и регуляторы.

Любая САУ состоит из двух частей – объекта регулирования и регулятора.

Объект регулирования является важнейшей составной частью, от свойств которого зависят свойства и характеристики системы. Объект регулирования является неизменяемой частью системы, поскольку его характеристики определяются конструктивными и технологическими особенностями конкретного агрегата.

свойства САУ:

Нагрузка объекта — это расход регулирующей среды, используемой в объекте. Под регулирующей средой понимается вещество или энергия, изменение которых приводит к изменению регулируемой величины объекта. Так, при регулировании температуры печи регулирующей средой будет топливо или тепловая энергия, при регулировании уровня жидкости в емкости - жидкость. Чем раньше изменяется нагрузка, тем меньшим колебаниям подвергается регулируемая величина.

Количество энергии или вещества, аккумулированное в объекте, называется емкостью объекта. Чем больше емкость, тем меньше скорость изменения регулируемой величины при одинаковом нару­шении энергетического или материального баланса и наоборот. При малой емкости объекта регулируемая величина подвержена большим колебаниям и, следовательно, сложнее процесс регули­рования. Иногда вместо емкости применяют понятие «коэффи­циент емкости», который означает количество энергии или веще­ства, вызывающее изменение регулируемой величины на единицу ее измерения.

По порядку дифференциального уравнения объекты подразде­ляются на объекты первого, второго, ..., n-ного порядка. Иногда эти же объекты называют одноемкостными, двухъемкостными, ..., η -емкостными, причем «многоемкостность» — понятие условное и такие объекты не обязательно включают несколько одноемкостных объектов, только их динамика аналогична динамике объектов, j состоящих из отдельных емкостей.

Самовыравнивание.

В зависимости от того, как реагируют объекты на приложенные возмущения, различают объекты с самовыравниванием и без самовыравнивания. Самовыравниванием на­зывают свойство объекта, благодаря которому возникшее наруше­ние энергетического или материального баланса ликвидируется самостоятельно без участия регулятора; при этом регулируемая величина стремится к новому установившемуся значению. Таким образом, самовыравнивание — это способность объекта к вос­становлению равновесия, нарушенного в результате действия воз­мущений. Количественность - способность объекта к самовыравнива­нию характеризуется коэффициентом самовыравнивания Kc — величиной, обратной коэффициенту передачи объекта Kоб по каналу возмущающего воздействия, т. е. /Kс = 1/Kоб·

Объекты регулирования, обладающие самовыравниванием (Kc > 0), относятся к устойчивым или статическим объектам. Эти объекты могут быть представлены апериодиче­скими звеньями первого или второго порядков и их комбинациями. При Kc объекты регулирования обладают настолько высоким коэффициентом самовыравнивания, что в автоматическом регули­ровании не нуждаются. В большинстве случаев коэффициент самовыравнивания зависит от нагрузки объекта.

Объекты без самовыравнивания, в которых приложенное ступенчатое возмущение приводит к неограниченному изменению регулируемой величины, называются -.неустойчивыми или аста­тическими. Такие объекты содержат в своей структуре интегрирующие звенья.

 

 

1234Следующая ⇒

Поделиться:

Популярное:

1. IX. Производственные объекты
2. X. Объекты сельскохозяйственного производства
3. XI. Объекты транспортной инфраструктуры
4. Автофигуры, кривые, линии и объекты WordArt
5. Административное право - публичное право. Административное право как отрасль права и система правового регулирования государственного управления.
6. Анализ нарушений рыночного равновесия в результате государственного регулирования.
7. Аудиовизуальные произведения. Сложные объекты.
8. Важнейший, по мнению кейнсианцев, инструмент регулирования объема производства и занятости
9. ВВЕДЕНИЕ В ТЕОРИЮ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ
10. Виды и объекты страхования, виды лицензий.
11. Виды корпораций, особенности их правового регулирования
12. Вопрос 16. Понятие и общая характеристика права пользования землей. Субъекты, объекты, виды права пользования землей.