Автоматизированные системы управления химико- технологическими

Автоматизированные
системы управления
химикотехнологическими
процессами
Доцент, к.т.н., Вильнина Анна Владимировна
1
Качество процесса управления
Типовые виды возмущающих воздействий
Переходный процесс – изменение выходной величины
системы во времени с момента нанесения воздействия до
прихода ее в новое установившееся состояние.
2
Качество процесса управления
𝑦 𝑡 = 𝑦𝑐 𝑡 + 𝑦вын 𝑡
Изменение выходного сигнала САР:
 Апериодический переходный процесс
 Колебательный переходный процесс
3
Качество процесса управления
Задача САР – устойчиво поддерживать заданное значение
регулируемой величины в зависимости от внешних
воздействий или изменять ее по определенной программе.
Под устойчивостью системы понимается способность
возвращаться к состоянию установившегося равновесия после
устранения возмущения, нарушившего указанное равновесие.
Прямые показатели качества процесса регулирования:
• установившаяся ошибка;
• время регулирования;
• степень затухания;
• перерегулирование;
• динамический коэффициент регулирования.
• .
4
Качество процесса управления
𝜀 𝑡 = 𝑦зад 𝑡 − 𝑦(𝑡)
Установившаяся ошибка:
 Статическая
 Динамическая
5
Качество процесса управления
Время переходного процесса (регулирования) –
продолжительность переходного процесса, охватывающего
временной интервал от момента внесения возмущающего или
управляющего воздействия до достижения управляемым
параметром нового установившегося значения с заданной
точностью
6
Качество процесса управления
Степень затухания: 𝜓 =
А1 −А3
А1
∙ 100%
𝜓 > 0 – колебания переходного процесса затухают
𝜓 = 0 – колебания переходного процесса незатухающие
𝜓 < 0 – колебания переходного процесса расходятся
А2
Перерегулирование: 𝜓 = ∙ 100%
от 10 % до 30 %.
А1
7
Качество процесса управления
Величина динамического коэффициента Rd характеризует
степень воздействия регулятора на процесс, т.е. степень
понижения динамического отклонения в системе с регулятором
и без него.
𝑌1
𝑅𝑑 = ∙ 100%
𝑌0
8
Качество процесса управления
Классификация показателей качества состоит из нескольких
групп:
 прямые - определяемые непосредственно по переходной
характеристике процесса,
 корневые - определяемые по корням характеристического
полинома,
 частотные - по частотным характеристикам,
 интегральные - получаемые путем интегрирования функций.
9
Качество процесса управления
Из устойчивых переходных процессов в качестве оптимального
(удовлетворяющего технологическим требованиям) выбирают
один из следующих:
1. Апериодический процесс с минимальным временем
регулирования
2. Процесс с 20-процентным перерегулированием и
минимальным временем первого полупериода колебаний
3. Процесс с минимальным значением интеграла от квадрата
∞ 2
ошибки 𝜎 = 0 𝜀 𝑡 𝑑𝑡
10
Объекты управления
Объект управления является частью системы управления,
представляет собой динамическую систему управляющих,
возмущающих воздействий и управляемых величин.
11
Объекты управления
Классификация объектов управления:
 Одномерные и многомерные объекты (по количеству
входных и выходных величин)
 Односвязные и многосвязные объекты
Односвязный объект – объект управления, в
математической модели которого каждая входная величина
влияет только на одну входную величину.
12
Объекты управления
Классификация объектов управления:
 Линейные и нелинейные объекты (по виду статических
характеристик )
Необходимым условием линейности объекта управления
является соответствующая взаимосвязь между входным
воздействием и реакцией объекта на это воздействие, т.е
справедлив принцип суперпозиции.
 Объекты с сосредоточенными и распределенными
параметрами
13
Объекты управления
Свойства объектов управления:
 Емкость – способность объекта накапливать или сохранять
вещество или энергию.
Одноемкостные и многоемкостные объекты.
 Самовыравнивание
Нейтральные (астатические) объекты (без самовыравнивания)
Устойчивые (с самовыравниванием) объекты
Неустойчивые объекты (с отрицательным самовыравниванием)
 Запаздывание
Транспортное запаздывание
Переходное запаздывание
14