Выбор типа регулятора (закона регулирования).

При выборе закона регулирования (тип регулятора) учитывают:

o свойства химико-технологического объекта;

o максимальную величину возмущения;

o принятый для данного технологического процесса вид типового переходного процесса;

o допустимые значения показателей качества процесса регулирования (динамическая ошибка y_1доп; статическая ошибка y_ст,доп; время регулирования t_p.доп).

Задача выбора закона регулирования имеет множественное решение. Протекание в конкретном объекте заданного переходного процесса, имеющего требуемые значения заданных показателей качества, может быть обеспечено регуляторами разных типов. Целесообразно использовать регуляторы наиболее простых типов. Выбор регулятора осуществляют с помощью номограммы
(рис. 9) в следующей последовательности.

Сначала проверяют – сможет ли простейший регулятор (И-регулятор) обеспечить заданное качество регулирования. Если да, то переходят к определению параметров его настройки. Если нет, то последовательно рассматривают регуляторы, имеющие более сложные законы. Выбор заканчивают, когда найден регулятор, обеспечивающий заданное качество регулирования. Затем находят значения параметров настройки этого регулятора.

При использовании номограмм (рис. 9 и рис. 10) следует иметь в виду, что по оси абсцисс отложено отношение t/ Т₀ (запаздывания к постоянной времени объекта), в качестве запаздывания следует принять инерционность T _д  выбранного датчика.

Подбор регулятора начинают с определения максимального динамического отклонения регулируемой величины в замкнутом контуре. При этом должно соблюдаться условие

 

,                                                              (10)

 

где  – максимально допустимое в системе регулирования динамическое отклонение выходной величины (приведено в исходных данных).

Величина  определяется равенством:

 

 ,                                                                 (11)

 

где  – динамический коэффициент регулирования,

 – коэффициент передачи объекта по каналу регулирующего воздействия;

  – регулирующее воздействие, вызывающее такое же изменение регулируемой величины, как и максимальное возмущающее воздействие . (приведено в исходных данных).

Коэффициент  характеризует степень воздействия регулятора на объект и определяется равенством:

 

 ,                                                              (12)

 

где  – максимальное динамическое отклонение регулируемой величины объекта при нанесении на него возмущающего воздействия  или регулирующего воздействия

Характер динамических отклонений (для разомкнутого объекта) и  (для замкнутой системы регулирования) показан на рис. 8. Как следует из уравнения (12), с увеличением коэффициента  динамическое отклонение

Рис. 8. Динамические отклонения на устойчивых объектах
(именно такие объекты рассматриваются в данном проекте),
1-для объекта, 2-для замкнутой системы регулирования.

По значению , определенному сначала для И-регулятора, по равенству (12), вычисляют значение   и сравнивают его с допустимым по условию (10).

При удовлетворении этого условия И-регулятор проверяют на время регулирования . Если он не обеспечивает заданного динамического отклонения регулируемой величины или необходимое время регулирования, то последовательно проверяют более сложные законы регулирования до удовлетворения условия (10).

В случае выбора П-регулятора дополнительно проверяют величину статической ошибки регулирования  на соблюдение неравенства .

 

                       а.                              б.                              в.

 

Рис. 9. Динамические коэффициенты регулирования , статические ошибки регулирования  и время регулирования   устойчивых объектов.

Переходный процесс:

а. – апериодический;

б. – с 20%-ным перерегулированием;

в. – с минимальной квадратичной площадью отклонения.

Статическую ошибку регулирования определяют из равенства:

 

                                                                 (13)

Здесь  - относительная величина статической ошибки регулирования, равная  при  и  Значение  находят по заданной допустимой статической ошибке, подставив ее в левую часть выражения (13) и сравнивают со значением ее, определяемым графиками (рис. 9).

Если полученное значение  превышает определяемое графиком, то переходят к регуляторам, имеющим И-составляющую (ПИ- или ПИД-регулятору).

Проверку регуляторов на время регулирования  в соответствии с условием

 

                                                                                        (14)

 

Значения , при которых в системе обеспечивается протекание заданного типового процесса, находят по графикам (рис. 9).

Обычно И-регуляторы применяют на объектах, имеющих значительное самовыравнивание и малое время запаздывания. П-регуляторы обладают быстродействием и работоспособны на инерционных объектах, но могут быть использованы лишь тогда, когда при изменении нагрузки объекта допустимо остаточное отклонение параметра от заданного значения. ПИ-регуляторы имеют достаточное быстродействие, кроме того, способны выводить параметр на заданное значение, поэтому их применяют чаще других. Если объекты характеризуются большим запаздыванием и претерпевают значительные изменения нагрузки, П- и ПИ-регуляторы могут не справится с обеспечением требуемого качества регулирования; в таких случаях используют ПИД-регуляторы. Если ни один из рассмотренных законов регулирования не позволяет получить переходный процесс регулируемой величины, который не выходил бы за пределы заданных показателей качества, то для регулирования рассматриваемой величины вместо одноконтурной используют многоконтурную систему регулирования. В данном курсовом проекте, как отмечалось выше, по согласованию с преподавателем производится коррекция заданных показателей качества.

    Выбор допустимых законов регулирования и последующее определение параметров их настройки следует выполнить для всех трех вариантов ожидаемого характера переходного процесса: апериодического, с 20%-ным перерегулированием, с минимальной квадратичной площадью отклонения.