Вопрос 24. АСР с добавочными информационными каналами. Расчет комбинированных систем.

Все возмущения, действующие на объект, как правило, невозможно измерить, поэтому в практических схемах автоматизации широко используется комбинированный принцип управления. Измеримые возмущения компенсируется регулятором возмущений (компенсатором), а неизмеримые отрабатываются основным регулятором.

В комбинированной системе появляется замкнутый контур передачи воздействий и возникает проблема устойчивости. В связи с этим фактом параметры основного регулятора должны быть выбраны с запасом устойчивости (достаточное условие работоспособности системы). В такой системе управления не могут быть выполнены условия абсолютной инвариантности и реализуется принцип инвариантности до ε.

Для первой схемы изображение по Лапласу выходной величины

.

Для инвариантности относительно измеримого возмущения, необходимо выполнение условия . Такая сх преобразования сигнала в компенсаторе не всегда может быть технически и физически реализована.

Для второй схемы изображение выходной величины

,

а .

Отличие таких схем управления от обычных заключается в том, что в обычной системе качество работы улучшается только за счет изменения фильтрующих свойств системы, выбором соответствующего закона регулирования. В комбинированной системе качество можно улучшить еще и соответствующим выбором структуры и параметров компенсирующего устройства. Задача расчета комбинированной системы тогда формулируется следующим образом: в системе необходимо провести выбор оптимальных настроек регуляторов и устройства ввода воздействий от возмущений, таким образом, чтобы система, имея необходимый запас устойчивости, работала с наиболее достижимой точностью (динамической и статической).

Вопрос 25. Расчет систем несвязного управления многомерными объектами. Понятие комплексного коэффициента связности. При несвязанном регулировании, если учитывают только основные каналы регулирования, расчет и наладку регуляторов проводят как в одноконтурных АСР. Такой подход можно применять в тех случаях, когда влияние перекрестных связей намного слабее, чем основных (выполняется условие диагональной доминантности). При сильных перекрестных связях фактический запас устойчивости системы может оказаться ниже расчетного.

Для регулятора 11 кроме основной части W₁₁ добавляется дополнительный объект, содержащий регулятор р22 и перекрестные связи.

В этом случае:

Если w_p1 (резонансная) и w_p2работы регулятора значительно различаются, то перекрестными связями в системе несвязанного регулирования можно пренебречь. В этом случае такая система будет работоспособна, поскольку рабочие частоты контуров значительно отличаются друг от друга и поправкой можно пренебречь.

Если же динамика перекрестных связей и основных связей соизмеримы, то при работе такой системы возникает проблема, связанная с устойчивостью.Чтобы предотвратить возможность взаимного влияния, одноконтурные АСР следует рассчитывать с учетом внутренних связей и других контуров регулирования. Это существенно усложняет расчет системы, но гарантирует заданное качество регулирования в реальной системе.

Предполагаем, что по всем каналам регулятора:

, т.е. свойства его в динамике одинаковы.

Рассмотрим случай:

Условие устойчивости в одноконтурной системе:

С эквивалентным объектом:

При одинаковой инерционности в таком объекте запас устойчивости меньше в 2 раза.

Для оценки взаимного влияния работы контуров применяют комплексный коэффициент связности (ККС).

.

Комплексный коэффициент связности вычисляется на нулевой частоте (w = 0, т. е. в установившихся режимах) и на рабочих частотах регуляторов w_р1 и w_р2. Если все каналы обладают свойством самовыравнивания, то на нулевой частоте значение ККС определяется отношением произведений коэффициентов усиления по перекрестным и основным каналам

.

Если на этих частотах ККС равен 0, то объект управления можно рассматривать как односвязный. Если , то расчет одноконтурных АСР необходимо вести по передаточным функциям эквивалентных объектов. Если , то неправильно выбраны каналы управляющих воздействий. Интенсивность влияния перекрестных связей выше интенсивности управляющих воздействий.

Вопрос 29. Регулирование давления.

Давление является показателем соотношения расходов газовой фазы на входе в аппарат и выходе из него. Постоянство давления свидетельствует о соблюдении материального баланса по газовой фазе. Обычно давление (или разрежение) в технологической установке стабилизируют в каком-либо одном аппарате, а по всей системе оно устанавливается в соответствии с гидравлическим сопротивлением линии и аппаратов. Например, в многокорпусной выпарной установке (рис. 4.10) стабилизируют разрежение в последнем выпарном аппарате. В остальных аппаратах при отсутствии возмущений устанавливается разрежение, которое определяется из условий материального и теплового балансов с учетом гидравлического сопротивления технологической линии.

В тех случаях, когда давление существенно влияет на кинетику процесса, предусматривается система стабилизации давления в отдельных аппаратах. Примером может служить процесс ректификации, для которого кривая фазового равновесия существенно зависит от давления. Кроме того, при регулировании процесса бинарной ректификации часто в качестве косвенного показателя состава смеси используют ее температуру кипения, которая однозначно связана с составом лишь при постоянном давлении. Поэтому в продуктовых ректификационных колоннах обычно предусматривают специальные системы стабилизации давления (рис. 4.11).

Уравнение материального баланса аппарата по газовой фазе записывается в виде:

V d P/ d t = f(G _вх — G _вых ± G _o6), где V — объем аппарата; G _вх и G _вых — расход газа соответственно подаваемого в аппарат и отводимого из него; G _o6 — масса газа, образующегося (или расходуемого) в аппарате в единицу времени.

Способы регулирования давления аналогичны способам регулирования уровня. В рассмотренных выше примерах АСР давления регулирующими воздействиями выбраны расход несконденсировавшихся газов, отводимых из верхней части колонны (т. е. G _вых, рис. 4.11) и расход охлаждающей воды в барометрический конденсатор, который влияет на скорость конденсации вторичного пара (т. е. на G _o6).

Особое место среди АСР давления занимают системы регулирования перепада давления в аппарате, характеризующего гидродинамический режим, который существенно влияет на протекание процесса. Примерами таких аппаратов могут служить насадочные колонны, аппараты с кипящим слоем и др.

Дата добавления: 2015-10-21