Автоматизированные системы управления атомных электростанций 2
![]()
|
Классификация процессов функционирования энергоблока АЭС. Типовые алгоритмы управления.Классификация процессов функционирования энергоблока: стационарные процессы — поддержание параметров, обеспечивающих проектную работу технологического оборудования; многократные, систематически повторяющиеся технологические процессы — поддержание водно-химического режима, борное регулирование, вывод/ ввод оборудования в соответствии с графиком ремонта и т.п.; однократные длительные технологические процессы при нормальной эксплуатации — пуск и останов энергоблока; быстропротекающие процессы с нарушением условий нормальной эксплуатации — отключение части оборудования; быстропротекающие процессы при возникновении исходных событий проектных аварий. В зависимости от режима функционирования существенно меняется содержание задач управления. Так, при работе в режимах пуска и останова энергоблока, изменения мощности задачей системы управления является проведение переходных режимов с требуемым качеством и в определенных временных интервалах. Основной задачей при этом является обеспечение безопасного управления энергоблоком. При работе в базовом режиме задачей системы управления является поддержание требуемого стационарного состояния на неограниченном интервале времени. Основная задача — стабилизация режима и поддержание динамического баланса мощностей в элементах энергоблока. Алгоритм управления, его структура и параметры зависят не только от задачи управления, но и от того объекта, которым предстоит управлять. Многообразие объектов управления, не поддающихся типизации, отсутствие единой четкой классификации задач управления затрудняют классификацию алгоритмов управления. Для упрощенного представления можно выделить среди алгоритмов управления две наиболее обобщенные и укрупненные группы: алгоритмы управления состоянием и сменой состояний. К первым могут быть отнесены алгоритмы поддержания заданного рационального либо предварительно рассчитанного оптимального значения технологического параметра. Они получили название алгоритмов стабилизации или регулирования. Среди них выделяют регулирование по отклонению координаты и регулирование по возмущению. К этой группе могут быть отнесены также алгоритмы статической оптимизации, когда управляющее устройство автоматически осуществляет поиск такого сочетания значений технологических параметров, при котором достигается наилучшее (оптимальное) значение некоторого критерия качества функционирования объекта управления. Если для достижения оптимального критерия качества необходимо задавать недопустимые значения параметров объекта управления, то формируются предельно допустимые алгоритмы, обеспечивающие наибольшее приближение к оптимуму. К алгоритмам второй группы следует отнести алгоритмы отработки заданной рациональной или заданной оптимальной траектории -алгоритмы программно-следящего управления. К ним также могут быть отнесены алгоритмы отработки заданной рациональной или оптимальной дискретной последовательности смены технологических операций, образующей технологический цикл. В отличие от перечисленных алгоритмы динамической оптимизации обеспечивают автоматический выбор оптимальной траектории или ее формирование, коррекцию в процессе отработки в зависимости от меняющихся условий таким образом, чтобы сохранить наилучшее значение критерия качества функционирования. Наиболее современным и перспективным является оптимальное управление, которое хотя и является обычно наиболее трудно реализуемым, но зато дает наибольший технико-экономический эффект. Решение задач оптимального управления по существу стало реальным в связи с применением в системах автоматизации микропроцессоров и мини-ЭВМ.
Основными функциями типового регулятора являются усилениесигнала рассогласования и формирование корректирующих сигналов от ошибки, ее производной и интеграла ошибки. Различают несколько разновидностей регуляторов в зависимости от алгоритма формирования корректирующего сигнала: пропорциональный (П-регулятор), интегральный (И-регулятор), пропорционально-интегральный (ПИ-регулятор), пропорционально-дифференциальный (ПД-регулятор), пропорционально-интегрально-дифференциальный (ПИД-регулятор). Опишем характеристики и параметры настройки типовых регуляторов. • П-регулятор имеет статическую линейную характеристику, печаточная функция его равна кр. П-регулятор безынерционно реагирует на ступенчатое воздействие. • И-регуляторимеет передаточную функцию вида ![]() гдеТ — постоянная времени интегрирования. На входной единичный ступенчатый сигнал И-регулятор реагирует линейным сигналом, причем за время Т выходной сигнал достигает единицы. • ПИ-регулятор имеет двухпараметрическую передаточную функцию вида ![]() где кр, Ти — коэффициент передачи и время изодромасоответственно. ПИ-регулятор является астатическим регулятором, он совмещает в себе свойства П- и И-регуляторов, его реакция на единичное воздействие представляется мгновенным скачком величины кри последующим линейно растущим сигналом с наклоном Ти/кр. • ПД-регулятор имеет передаточную функцию вида ![]() где к , Т — коэффициент передачи и время упреждения соответственно, ПД-регулятор в стационарном режиме ведет себя как пропорциональное звено, но при изменении входного сигнала вырабатывает дополнительную составляющую, соответствующую производной от входного сигнала. Переходная функция регулятора приведена на рис. 5.3, а. ![]() ![]() ![]() • ПИД-регулятор имеет трехпараметри-ческую передаточную функцию вида ![]() где кр, Г, ТИ — коэффициент передачи, время упреждения и время изодромасоответственно. Структурная модель ПИД-регулятора может быть представлена и в мультипликативной форме ![]() Переходная функция регулятора приведена на рис. 5.3, б. Логарифмическая амплитудная частотная характеристика ПИД-регулятора имеет симметричный вид относительно своей среднечастотной части, наклон в низкочастотной части составляет —20 дБ/дек и 20 дБ/дек в высокочастотной части характеристики, средние частоты подавляются. |