Регуляторы
Регулятор – это устройство, которое предназначено для поддержания контролируемой величины на заданном уровне.
Регуляторы могут быть построены на основе цифровой и аналоговой техники. Таким образом для их анализа и проектирования (как цифрового, так и аналогового) требуются различные математические методы. Несмотря на то, что цифровая технология позволяет хорошо моделировать работу аналоговой системы управления (можно реализовывать аналоговые понятия цифровыми средствами), ее возможности гораздо шире. Например, можно построить нелинейные и самонастраивающиеся регуляторы, которые не могут быть созданы на основе аналоговых средств. Основная проблема цифрового управления - найти соответствующую структуру регулятора, а также его параметры. После определения данных параметров реализация алгоритмов управления, как правило, представляет собой простую задачу. Кроме того, каждый в состав каждого регулятора должны входить средства защиты, которые способны предотвращать опасное развитие процесса под действием регулятора в нештатной ситуации.
Многие производственные процессы характеризуются несколькими выходными и входными параметрами. В большинстве случаев внутренние связи и взаимодействие соответствующих сигналов не имеют принципиального значения, процессом можно управлять с помощью набора простых регуляторов, в данном случае каждый контур управления обрабатывает одну пару вход/выход.
Настройка аналоговых регуляторов
Качество системы регулирования зависит от определяется характером переходного процесса. Быстрота затухания переходного процесса и его устойчивость регулирования зависят от:
- статических свойств,
- динамических свойств,
- свойств регулятора.
Динамическая настройка аналогового регулятора заключается в определении и установке настройки (время изодрома, время предварения, коэффициент передачи регулятора), которая обеспечивает требуемое качество работы автоматической системы регулирования во время эксплуатации. На первом этапе настройки должны быть сформулированы требования к качеству работы автоматической системы регулирования в виде критерия оптимальности, который представляет собой дополнительное требование к качеству автоматического регулирования. Основное из них - получение устойчивой работы системы автоматического регулирования. В устойчивых системах различают:
- Колебательный переходный процесс.
- Апериодический переходный процесс.
К основным показателям качества переходного процесса относятся:
- Динамическая ошибка регулирования.
- Время регулирования - промежуток времени от начала переходного процесса до момента, когда величина рассогласования или амплитуда колебаний становится меньше, чем допустимая по технологическим требованиям величина.
- Степень затухания колебательного процесса.
- Статическая ошибка.
- Колебательность регулирования, определяющаяся количеством колебаний регулируемой величины относительно заданного значения за время регулирования.
Апериодический переходный процесс характеризуется минимальным временем регулирования для объектов с самовыравниванием, отсутствием перерегулирования, небольшим управляющим воздействием. Выбор критерия оптимальности для автоматического системы регулирования с аналоговыми регуляторами осуществляется, в первую очередь, на основании требований технического регламента. В данном случае необходимо учитывать достоверность данных о регуляторе и объекте регулирования, в том числе экономические факторы.
На втором этапе настройки определяются динамические характеристики. В будущем, более целесообразно исходить из динамических характеристик, потому что их использование существенно упрощает весь процесс настройки. На третьем этапе настройки аналогового регулятора проводится расчет оптимальных значений параметров настройки с использованием данных о динамических свойствах объекта, на основе ранее полученных динамических характеристик. На четвертом этапе настройки реализуются рассчитанные настройки на реальной аппаратуре - установка органов настройки аналогового регулятора на отметки, которые соответствуют их оптимальным значениям. На пятом, последнем этапе настройки аналогового регулятора уточнят настройки регулятора во время пробной эксплуатации всей системы автоматического регулирования. Необходимость данного этапа обусловлена тем, что расчет настроек основан на ряде допущений, которые могут привести к отклонению качественных показателей переходного процесса от выбранного критерия оптимальности.
