Особенности расчета промышленных систем регулирования

При расчете промышленных систем регулирования требуется выбрать закон регулирования регулятора (один из типовых, которые реализуются промышленными регуляторами) и рассчитать параметры его настройки (коэффициент передачи и постоянные времени).

Исходными данными для расчета являются: математическая модель объекта управления и его параметры, коэффициент передачи , постоянная времени , величина чистого запаздывания ; законы изменения воздействий на объект и места их приложения; требования к точности и качеству регулирования, виду и параметрам переходного процесса, максимальному перерегулированию, времени переходного процесса, показателю колебательности.

Решение этой задачи, т.е. выбор закона регулирования и расчет параметров настроек регулятора могут быть выполнены в такой последовательности:

1. Определяется математическая модель объекта управления и вычисляются ее параметры: , и ;

2. Устанавливаются для рассчитываемой САР требования к точности и качеству регулирования в переходных режимах работы: запасу устойчивости, виду и параметрам переходного процесса, показателю колебательности М, величинам максимального перерегулирования σ, времени переходного процесса и др.;

3. Определяются расчетные значения управляющих воздействий g(t) и возмущений f(t) и места их приложения. Обычно действие всех возмущений приводят к одному эквивалентному, приложенному к выходу объекта. Параметры такого эквивалентного возмущения достаточно просто можно рассчитать по осциллограммам изменения выходного сигнала объекта при постоянном сигнале управления = const. Чаще всего в качестве основного возмущения принимают ступенчатое (скачкообразное) изменение нагрузки.

4. Выбирают закон регулирования регулятора (П, И, ПД, ПИ, ПИД) и определяют область пространства параметров настройки, обеспечивающих требуемую устойчивость, точность и качество регулирования в переходных режимах работы, считая, что регуляторы реализуют идеальные законы регулирования. При выборе закона регулирования желательно обеспечить астатизм системы, чтобы система отрабатывала ступенчатые воздействия без ошибки.

Так как регуляторы реализуют только типовые законы регулирования, а объекты описываются типовыми передаточными функциями, то и расчет параметров настроек регуляторов ведут из условия получения типовых переходных процессов. К таким процессам относятся:

- монотонные процессы без перерегулирования;

- процессы с 20% перерегулированием;

- процессы с минимальной квадратичной оценкой .

5. В полученной области пространства параметров настройки регулятора выбирают значения параметров, соответствующих наилучшим (оптимальным) условиям работы САР по качеству регулирования;

6. Вычисляют параметры балластных звеньев в реальных законах регулирования и проверяют, работает ли регулятор в ОНР. Если окажется, что регулятор работает не в ОНР, то производят уточнение параметров настройки с учетом влияния балластных звеньев. При вычислении параметров настроек регуляторов следует иметь ввиду, что у ПИД–регуляторов с импульсным выходным сигналом постоянная времени предварения не может быть больше, чем 0,25 .

Для упрощения расчетов параметров настроек регуляторов, управляющих статическими и астатическими объектами, описываемыми уравнениями первого порядка с чистым запаздыванием в литературе [19] приводятся расчетные соотношения для определения параметров настройки регуляторов, обеспечивающих получение типовых переходных процессов, приведенных в таблице 5.2.

При более сложных передаточных функциях объектов получить аналогичные расчетные соотношения не удается из–за взаимосвязанности параметров настроек регулятора с постоянными времени и запаздыванием в объекте. В таких случаях необходимо воспользоваться известными методами ТАУ. При этом необходимо учитывать, что наличие запаздывания в объекте делает систему неминимально фазовой, а использование типовых регуляторов позволяет реализовать только типовые законы регулирования.

Таблица 5.2

Передаточная функция объекта	Регулятор	Типовой переходный процесс
апериодический	С 20%–ным перерегулированием	Min I2
	И =0
П
	ПИД
	П			_____
	ПИ
	ПИД

6. СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ
ЭЛЕКТРОПРИВОДАМИ