лекции по сухтп. В системы управления химикотехнологическими процессами значение автоматического управления для развития химической промышленности на современном этапе
 Скачать 2.38 Mb.
|
|
3.6. По энергетическим признакам Такие системы регулирования, в которых первичный измерительный преобразователь (чувствительный элемент) воздействует непосредственно на изменение положения РО (регулирующего органа), называют системами прямого управления (регулирования), а регуляторы — регуляторами прямого действия. В регуляторах прямого действия энергия для перемещения РО поступает непосредственно из объекта управления через первичный измерительный преобразователь (чувствительный элемент). Примечание Реакция РО на первичный измерительный преобразователь в системах прямого регулирования снижает чувствительность этого элемента и, как следствие, ухудшается качество регулирования. В системах непрямого (косвенного) управления для перемещения РО применяются вспомогательные устройства, работающие от посторонних (внешних) источников энергии. 3.7. По математическому описанию При анализе и расчете систем управления необходима ее математическая модель, определяющая изменение переменных состояния системы с течением времени. Практически все системы управления ХТП не линейны, и их точное математическое описание представляет собой значительные трудности. Собственно, и не всегда нужно стремиться к точному математическому описанию системы, если это не определено практическими задачами. САУ делят на линейные и нелинейные в зависимости от того, какие в основе математической модели лежат уравнения (линейные или нелинейные). Далее линейные и нелинейные системы могут быть непрерывными, дискретными, дискретно-непрерывными. Непрерывные системы описываются дифференциальными уравнениями; дискретные описываются дифференциально-разностными; дискретно-непрерывные — обоими видами уравнений. В свою очередь, каждый из названных трех классов подразделяется на подклассы: стационарные системы с сосредоточенными параметрами; стационарные системы с сосредоточенными параметрами и распределенными параметрами; нестационарные системы с сосредоточенными параметрами; нестационарные системы с сосредоточенными параметрами и распределенными параметрами. Системы (их математические модели) могут также разделены на детерминированные и стохастические. Если воздействия, приложенные к системе, и параметры модели являются постоянными или детерминированными функциями переменных состояния и времени, математическую модель системы называют детерминированной. Если воздействия, приложенные к системе, и параметры модели являются случайными функциями или случайными величинами, математическую модель системы называют стохастической. 4. ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ СТРУКТУРА САР Функциональная структурная схема системы автоматического регулирования с одной регулируемой величиной  представлена на рис. 14. Рис. 14. Функциональная схема САР: ОУ — объект управления; ПИП — первичный измерительный преобразователь; НП — нормирующий преобразователь; ИИС — информационно-измерительная система; Р — регулятор; ИУ — исполнительное устройство; ИМ — исполнительный механизм; РО — регулирующий орган Система состоит из объекта управления (ОУ) и управляющего устройства, к которому можно отнести измерительное устройство (или информационно-измерительную систему, ИИС), автоматический регулятор и исполнительное устройство. В химической технологии ОУ может быть, например, реактор, в котором управляющее устройство должно поддерживать заданный технологический режим. Рассмотрим подробно функциональные элементы, входящие в управляющее устройство. Первичный измерительный преобразователь (ПИП — чувствительный элемент, сенсор) предназначен для преобразования регулируемого параметра в сигнал измерительной информации в форме, удобной для обработки и дальнейших преобразований. Например, термоэлектрический преобразователь, представляющий собой спай двух разнородных проводников, преобразует температуру в термоэлектродвижущую силу (ТЭДС). Нормирующий преобразователь (НП) служит для взаимного согласования входящих в систему управления элементов и дистанционной передачи сигналов по каналам связи. Он осуществляет преобразование сигнала, полученного от ПИП, в эквивалентный ему унифицированный сигнал. Возможно преобразование сигнала одной физической природы в унифицированный сигнал той же самой физической природы (например, преобразование ТЭДС в унифицированный токовый сигнал от 0 мА до 5 мА) или в унифицированный сигнал другой физической природы (например, преобразование ТЭДС в унифицированный пневматический сигнал от 20 кПа до 100 кПа). Полученный унифицированный сигнал соответствует текущему значению регулируемого параметра и может передаваться не только к регулятору, но и к вторичному измерительному прибору или на системы более высокого уровня иерархии. ПИП и НП являются элементами информационно-измерительной системы (ИИС). Сигнал, соответствующий заданному значению регулируемого параметра  формируется задающим устройством (на рис. 14 не изображено). Величина задающего воздействия может быть постоянной или изменяться по определенному закону.Примечание В некоторых случаях задающее устройство конструктивно объединено с регулятором. Регулятор (Р) с помощью элемента сравнения определяет отклонение текущего значения регулируемого параметра от заданного значения и формирует командный сигнал в соответствии с заложенным в нем алгоритмом регулирования. Сигнал, формируемый регулятором, по мощности не всегда достаточен, чтобы управлять ИУ, поэтому регулятор часто снабжается усилителем мощности. Устройство автоматической системы управления, воздействующее на технологический процесс в соответствии с полученным от регулятора командным сигналом, называется исполнительным устройством (ИУ). Как правило, в нем можно выделить два функциональных элемента: регулирующий орган и исполнительный механизм. Исполнительный механизм (ИМ) предназначен для усиления мощности командного сигнала, получаемого от регулятора, и воздействия на регулирующий орган (РО). Примечание Исполнительный механизм, перемещающий затвор регулирующего органа, часто называют исполнительным двигателем, или серводвигателем (сервомеханизмом). Регулирующий орган (РО) — техническое средство изменения материального или энергетического потока, влияющего на регулируемую величину в ОУ. Это устройство, непосредственно воздействующее на ОУ для поддержания заданного значения регулируемой величины или изменения ее по заданному закону. При исследовании динамических свойств системы регулирования по каналу задающего воздействия (вход — задающее воздействие , выход — регулируемая величина , возмущающее воздействие отсутствует или является постоянной величиной), систему автоматического управления удобно изображать упрощенной структурной схемой, представленной на рис. 15.При исследовании динамических свойств системы регулирования по каналу возмущающего воздействия (вход — возмущающее воздействие  , выход — регулируемая величина , задающее воздействие является постоянной величиной) САР обычно изображают упрощенной структурной схемой, представленной на рис. 16.Для повышения устойчивости и улучшения динамических свойств системы управления в нее вводят корректирующие устройства (на рис. 14 не показаны). В зависимости от способов подключения корректирующие устройства делятся на последовательные и параллельные. С помощью последовательных корректирующих устройств происходит преобразование сигнала ошибки, и в управляющее воздействие вводятся составляющие, пропорциональные производной и интегралу от ошибки по времени. Параллельные корректирующие устройства (местные дополнительные обратные связи) подают сигнал с выхода элемента на вход одного из предыдущих. Функции корректирующих устройств могут выполнять компьютеры.  |