ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Моделирование линейных систем автоматического регулирования из "Математическое моделирование химико-технологических процессов на аналоговых вычислительных машинах" В работе в качестве лабораторных упражнений предлагаются простые, но типичные задачи регулирования объектов химической технологии. [c.261] Введем основные понятия и определения из теории автоматического регулирования, необходимые для выполнения лабораторных упражнений. [c.262] Объект регулирования — отдельный технологический аппарат (или несколько единичных технологических аппаратов), в котором протекает некоторый процесс. Объектом регулирования может быть химический реактор, теплообменник, каскад химических реакторов, колонна ректификации и т. д. [c.262] Выходные переменные — совокупность выбранных величин, которые полностью характеризуют объект регулирования. Для химического реактора перемешивания проточного типа такими переменными являются концентрации целевых и некоторых промежуточных продуктов реакции в выходном потоке и температура реакционной смеси. Относительно выходных переменных составляется математическое описание объекта. [c.262] Входные переменные, или возмущающие воздействия (возмущения), определяют развитие процесса, т. е. значения выходных переменных. Возмущения возникают при изменении объемных расходов вещества, составов исходных компонентов (в химическом реакторе, в колонне ректификации), при колебании температуры процесса, при изменениях скоростей подачи или отвода тепла (в теплообменнике труба в трубе , в реакторе с руЗашкой и т. д.). [c.262] Автоматическое регулирование — процесс поддержания (стабилизации) или изменения по заданному закону выходных переменных объекта с помощью специальных устройств — автоматических регуляторов. [c.262] Система автоматического регулирования включает взаимодействующие между собой объект регулирования и средства автоматического регулирования и представляет собой динамическую систему, описываемую дифференциальными уравнениями. [c.262] Описанный способ регулирования наиболее распространен и получил название регулирования с обратной связью, или регулирования по отклонению. [c.263] В линейных системах регулирования все параметры элементов постоянны или являются функциями только времени. Линейные системы описываются линейными дифференциальными и алгебраическими уравнениями. В линейных системах соблюдается принцип суперпозиции, т. е. совместный эффект от нескольких воздействий равен сумме эффектов от каждого воздействия. [c.263] Нелинейные системы регулирования содержат элементы, обладающие нелинейными свойствами. В нелинейных системах отклонение выходной величины у находится в нелинейной зависимости от отклонения входного воздействия х, т. е. у = Р х). Принцип суперпозиции в этих системах не соблюдается. [c.263] Любая система регулирования включает некоторое число элементов или звеньев (линейных или нелинейных). В замкнутой системе регулирования минимальное число звеньев — два объект регулирования и регулятор. Однако в нее входит также чувствительный элемент или датчик В, воспринимающий изменение регулируемой величины X, и исполнительный механизм ИМ, выполняющий команду регулятора (рис. У1-2). [c.263] Звенья системы регулирования характеризуются статическими и динамическими свойствами. Динамические свойства звена проявляются при нанесении на его вход возмущающего воздействия. При этом зависимость изменения выходной величины от времени определяется динамическими свойствами звена и называется динамической характеристикой, или переходным процессом. [c.263] При математическом моделировании линейных систем регулирования реальные элементы (регулируемый объект, устройства измерения, регулятор и т. д.) могут быть представлены линейными типовыми элементарными звеньями или их сочетаниями. Каждому типовому звену соответствует математическое описание, отражающее его динамические свойства. Уравнения и характеристики элементарных типовых звеньев приведены в табл. VI-1. [c.264] Все уравнения элементарных типовых звеньев моделируются на стандартных элементах аналоговой машины. При описании лабораторных упражнений будем ссылаться на табл. VI-1. [c.264] Аналогичным преобразованием можно записать передаточные функции и для других звеньев. [c.264] При составлении и преобразовании структурной схемы САР передаточные функции более удобны, чем дифференциальные уравнения, что будет показано ниже. Звенья системы регулирования могут быть соединены друг с другом последовательно, параллельно, звено может быть охвачено обратной связью (рис. V -5). [c.264] При регулировании замкнутых промышленных систем широкое распространение получили регуляторы непрерывного действия, которые характеризуются непрерывной функциональной связью между входными и выходными величинами. Уравнение функциональной связи представляет собой закон регулирования. Регуляторы непрерывного действия в соответствии с законами регулирования имеют следующие названия пропорциональный регулятор (П), интегральный регулятор (И), пропорциональноинтегральный регулятор (ПИ) и др. В табл. 1-2 даны типы регуляторов, их уравнения (идеальные законы регулирования) и аналоговые модели. [c.265] Значения коэффициентов передачи регуляторов Кд, Ки, Кд определяют их работу в системе. [c.265] Системы автоматического регулирования должны удовлетворять некоторым общим требованиям. Наиболее важными из них являются устойчивость системы и качество регулирования. САР устойчива, если абсолютное значение регулируемой величины, отклонение которой вызвано действием возмущения, приходит к заданному значению через определенное время. Переходной процесс устойчивой САР имеет сходящийся характер, неустойчивой системе свойственен расходящийся переходной процесс. [c.265] Критерии оценки качества регулирования основаны на обработке переходных процессов в системе регулирования. Наиболее известны интегральные критерии оценки качества. [c.270] Вернуться к основной статье