Выбор типа регулятора

В химической технологии широко распространены непрерывные законы регулирования: пропорциональный, пропорционально-интегральный, пропорционально-интегрально-дифференциальный. При выборе закона регулирования следует принимать во внимание следующие соображения [14, 28-32]:

1. П-регуляторы применяются для управления объектами с самовыравниванием (или устойчивый объект, если после кратковременного внешнего воздействия его состояние с течением времени возвращается в исходное состояние) или без самовыравнивания (к этой категории объектов управления относят как неустойчивые объекты, сигнал на выходе которых после окончания внешнего воздействия продолжает изменяться, удаляясь от первоначального состояния, так и нейтральные объекты, которые после окончания внешнего воздействия, стабилизируются в некотором состоянии равновесия, отличном от исходного) при небольших изменениях нагрузки, если технологическим регламентом допускается остаточное отклонение от заданного значения (статическая ошибка);

2. И-регуляторы нельзя использовать на объектах без самовыравнивания, т.к. система будет неустойчивой. Поскольку быстродействие И-регулятора невелико, самовыравнивание объекта должно быть значительным, запаздыванием небольшим, а изменения нагрузок плавными.

3. ПИ-регуляторы применяют для регулирования как устойчивых, так и нейтральных объектов при больших, но плавных изменениях нагрузок, когда требуется высокая точность регулирования в статическом режиме.

4. ПД-регуляторы и ПИД-регуляторы обеспечивают относительно высокое качество регулирования объектов, обладающих большим переходным запаздыванием (например, теплообменных и массообменных аппаратов), а также в тех случаях, когда нагрузка в объектах регулирования изменяется часто и быстро.

Таким образом, при выборе закона регулирования следует учитывать динамические свойства объекта управления, величину и характер возмущающих воздействий, а также заданный показатели качества управления. В соответствии с технологическими требованиями, в качестве заданного переходного процесса выбирают один из трех типовых:

· апериодический с минимальным временем переходного процесса ;

· с 20%-ным перерегулированием и минимальным временем первого полупериода колебаний;

· с минимальным значением интеграла от квадрата ошибки .

Переходный процесс в системе управления зависит от свойств химико-технологического объекта, от характера, величины и места приложения возмущающих воздействий, от закона регулирования и параметров регулятора.

Предварительным критерием выбора структуры управляющего устройства и закона регулирования может служить величина отношения времени запаздывания и постоянной времени объекта: , где .– постоянная времени, характеризующая инерционность объекта управления. Для нейтральных объектов рассматривается соотношение , – постоянная времени интегрирования объекта.

В зависимости от значения величины рекомендуется:

· если , то удовлетворительное качество управления можно достигнуть, используя одноконтурную систему регулирования;

· если и в системе наблюдаются небольшие изменения нагрузок, то оптимальным будет применение регулятора релейного действия;

· если , то лучшее качество регулирования обеспечивают регуляторы непрерывного действия, причем с ростом соотношения необходимо выбирать более сложные законы: .

· Если , то следует использовать многоконтурные системы регулирования.