Автоматизированные системы управления химико- технологическими

Автоматизированные
системы управления
химикотехнологическими
процессами
Доцент, к.т.н., Вильнина Анна Владимировна
1
Основные законы регулирования
Закон регулирования – это математическая зависимость, с
помощью которой определяется регулирующее воздействие
u(t) по сигналу рассогласования e(t).
∆𝑢 𝑡 = 𝑓 𝑒(𝑡)
2
Основные законы регулирования
По характеру изменения регулирующего воздействия
различают линейные и нелинейные законы регулирования.
В технике автоматического регулирования нашли
применение следующие непрерывные линейные законы
регулирования:
– пропорциональный (П);
– интегральный (И);
– пропорционально-интегральный (ПИ);
– пропорционально-дифференциальный (ПД);
– пропорционально-интегрально-дифференциальный
(ПИД).
Реализующие названные законы регулирования АР
называют соответственно П-, И-, ПИ-, ПД- и ПИДрегуляторами.
3
Основные законы регулирования
Пропорциональный закон регулирования
Постоянную kp называют коэффициентом передачи
регулятора
Рабочая точка Y0 определяется как значение выходного
сигнала, при котором рассогласование регулируемой
величины равно нулю.
4
Основные законы регулирования
Интегральный закон регулирования
Постоянную Т называют постоянной времени
интегрирования.
5
Основные законы регулирования
Пропорционально-интегральный закон регулирования
6
Основные законы регулирования
Пропорционально-интегрально-дифференциальный
закон регулирования
Постоянные 𝑇𝑢 и 𝑇𝑑, соответственно, называют
постоянными времени интегрирования и дифференцирования.
7
Основные законы регулирования
Переходные характеристики САР
8
Выходное
Тип
Закон
Исполнительны
устройство
выходного регулировани й механизм или Вид привода
непрерывног
устройства я
устройство
о регулятора
Регулирующи
й орган
Пневматически
е
исполнительны
е приводы (с
сжатым
воздухом в
ЦАП с
Преобразовател качестве
выходом0ии
вспомогательно
Аналоговый 5мА, 0позиционные
й энергии) и
выход
20мА, 4П-, ПИ-, ПД-, регуляторы
электро20мА, 0ПИД- закон электропневматические
10В
пневматические преобразовател
и
и сигналов или
гидравлические электропневматические
позиционные
регуляторы,
электрические
(частотные
привода)
Контактные
Транзистор
(реле) и
Импульсный
П-, ПИ-, ПД-,
, реле,
бесконтактные
выход
ПИД- закон
симистор
(симисторные)
пускатели
Контактные
Транзистор
(реле) и
П-, ПИ-, ПД-,
ШИМ выход , реле,
бесконтактные
ПИД- закон
симистор
(симисторные)
пускатели
Электрические
приводы
(с редуктором),
в т.ч.
реверсивные
Термоэлектрически
й нагреватель
(ТЭН) и др.
9
Основные законы регулирования
Нелинейные законы регулирования: релейные –
двухпозиционные и трехпозиционные
10
Основные законы регулирования
Нелинейные законы регулирования: релейные –
двухпозиционные и трехпозиционные
11
Основные законы регулирования
Принцип работы трехпозиционного регулятора
12
Выбор типа регулятора
Необходимо знать:
1. Статические и динамические характеристики объекта
управления.
2. Требования к качеству процесса регулирования.
3. Показатели качества регулирования для серийных
регуляторов.
4. Характер возмущений, действующих на процесс
регулирования.
Закон регулирования
П
ПИ ПИД
6.5
12
7
13
Выбор типа регулятора
ПИ-регулятор, который обладает следующими
достоинствами:
1. Обеспечивает нулевую статическую ошибку
регулирования.
2. Достаточно прост в настройке, т.к. настраиваются только
два параметра, а именно коэффициент усиления и
постоянная интегрирования . В таком регуляторе имеется
возможность оптимизации , что обеспечивает управление с
минимально возможной средне-квадратичной ошибкой
регулирования.
3. Малая чувствительность к шумам в канале измерения (в
отличии от ПИД-регулятора).
14
Выбор типа регулятора
релейный, непрерывный или цифровой регуляторы
непрерывный или цифровой, ПИ- или ПИД-регулятор.
использовать многоконтурные системы управления
15
Выбор типа регулятора
Каскадная САР
16