1 3 Statikus és asztatikus vezérlőrendszerek
1.3 Statikus és asztatikus vezérlőrendszerek.
Az automatikus vezérlőrendszerek rendszerint statikusak és asztatikusak, attól függően, hogy vannak-e vagy nincsenek eltérésük vagy hiba az egyensúlyi állapotban olyan körülmények között, amelyek bizonyos feltételeknek megfelelnek.
A rendszer az úgynevezett statikus tekintetében a zavaró hatásokat, ha hatására hajlamos idővel bizonyos egyensúlyi állapot állandó érték szabályozási eltérés is inkább egy állandó érték nagyságától függően a hatás.
Az ellenőrzési rendszer az úgynevezett sarkítatlan felé zavaró hatást, ha hatására hajlamos idővel bizonyos egyensúlyi állapot állandó érték szabályozási eltérés nullára mértékétől függetlenül a hatása.
Ábra. 1.9 Átmeneti folyamatok statikus (1) és asztatic (2) ACS-ben.
Egy statikus vezérlőrendszerben a statikus jellemzőt mindig egy ferde vonal jellemzi (1.10. Ábra, a).
Ábra. 1.10 Statikus (a) és astatic (b) ACS statikus jellemzői
- bemeneti befolyás - kimeneti állítható paraméter
A rendszer az úgynevezett statikus tekintetében a manipulált változó, ha az intézkedés, hajlamos idővel bizonyos egyensúlyi állapot állandó érték, a hiba is inkább egy állandó érték nagyságától függően a hatás. Az ellenőrzési rendszer az úgynevezett sarkítatlan a kontrollhoz viszonyítva akció, ha látszik, hajlamos idővel bizonyos egyensúlyi állapot állandó érték, a hiba nullához mértékétől függetlenül a hatása.
Az asztatikus vezérlőrendszerek esetében a statikus jellemzőt mindig az abszcissza tengellyel párhuzamos egyenes mutatja (1.10. Ábra, b).
Hangsúlyozni kell, hogy egy és ugyanazon szabályozási rendszer lehet asztatikus, például valamilyen perturbáló hatás és statikus az ellenőrzési művelethez képest, és fordítva. Ez különösen egy automatikus rendszer a friss gőznyomás szabályozására a kazán kilépésekor.
1.4 Az automatikus szabályozás alapelvei.
A zavaró hatások a szabályozott mennyiségre kompenzálhatók vagy zavartalan szabályozással vagy a szabályozott mennyiségnek a beállított értéktől való eltérése szabályozásával. (1.11. Ábra)
Ábra. 1.11 Az automatikus irányítás elveinek végrehajtási sémája.
P-szabályozó, OP-szabályozó objektum.
Az első esetben az AKCS munkája a zavaró hatások ellenőrzésén alapul. Ezekben a rendszerekben, milyen hatással van a kiigazítás szervek OP végzett szinte nincs késlekedés képest azonnali bekövetkezésének zavar, azaz még mielőtt a szabályozott mennyiség értékét jelentősen megváltoztatták volna. Ebben a rendszerek méltósága. A hátránya ennek a rendszernek, hogy a terhelés-ingadozások (random zavarások) és elkerülhetetlen pontatlanságok a vezérlőrendszer utasítja a szabályozási hiba, tárolására és idővel gyakran túl a határértékeket.
Amikor az ACS az ellenőrzött paraméter eltérésén múködik, a szabályozó indokolatlan működése szinte megszűnik. Ezeknek az ACS-nek a hátránya, hogy a szabályozott hatás szabályozási hatása csak akkor lesz, ha a szabályozott mennyiség eltérése felhalmozódik, és ennek következtében a zavaró esemény miatt késik. Kombinálása az előnyöket hiányosságok ezek a rendszerek esetleg kombinálva ACP, amelyben expozíció végeztünk egy vezérlő a zavarási (vagy többszörös zavarok) és a vezérelt változó eltérés a munkapont. Egy ilyen rendszer példája az ACP a dobkazán betáplálása.
A BAC követelményei:
(bár a szabályozási folyamatoknak konvergensnek kell lenniük);
a statikus pontosságra (az egyensúlyi üzemmódban megengedhető szabályozási hiba értéke);
az átmeneti folyamat minőségére (a folyamatoknak nemcsak konvergensnek, hanem gyorsan romlannak kell lenniük);
dinamikus pontossággal - a hibák (eltérések) nagyságára a tranziens folyamatban folyamatosan változó hatások jelenlétében.
2. FEJEZET A szabályozott tárgyak dinamikus jellemzői
A szabályozói rendszer elemi összetételének megválasztása, a szabályozás törvényei, a szabályozási folyamat szükséges minőségének biztosítását nagymértékben meghatározzák az ACS elemeinek dinamikus tulajdonságai, és mindenekelőtt a szabályozási cél. Az OP dinamikus tulajdonságainak meghatározásához dinamikus jellemzőket használnak, beleértve: gyorsítási jellemzőket, impulzus-jellemzőket, frekvencia-jellemzőket.
A dinamikus jellemzőket rendszerint kísérletileg határozzák meg. Ha lehetetlen kísérleti jelleget szerezni, használja az ACS matematikai modellezésének módját, leírva annak viselkedését differenciálegyenletekkel.
2.1 A szabályozási tárgyak túlhajtási jellemzői.
A gyorsítási vagy átmeneti jelleggörbe a kimeneti szabályozott mennyiség változásának függvénye az yvy (t) időpontban. Az OP gyorsulási karakterisztikájának eléréséhez lépcsős hatás léphet fel a vezérlőobjektumra vagy a szabályozóra.
A túlhúzási jellemzők eltávolításra kerülnek a tesztelés vagy a beállítás során olyan esetekben, amikor jelentős nagyságrendű és időtartamú alkalmazásra van lehetőség, ami elegendő a tranziens folyamat befejezéséhez; stabilizálta az állítható paramétert, amellyel kapcsolatban a túlhúzási karakterisztikát elérte, vagy annak változási sebessége stabilizálódott.
A gyorsítási jellemzők elérésének módja a következő alapvető feltételekhez van kötve:
- a hatás alkalmazását megelőzően az OP működési mód stabilizálódik az állítható paraméterrel, amelynél a gyorsítási karaktert eltávolítják;
- megnyílik az OP és a vezérlő közötti fő visszacsatolás, amely szabályozza azt a paramétert, amelyen a gyorsítási karaktert eltávolítják;
- A hatás nagyságát az OP üzemmód hosszú távú zavaró termelési kapacitása alapján határozzák meg.
Szükséges, hogy a hatás jelentősen meghaladja a kísérlet során előforduló véletlen perturbációk nagyságát (rendszerint az ütközés a lehető legnagyobb érték 10% -a). A hatásokat a lehető legnagyobb sebességgel alkalmazzák, közeledve a lépcsőhöz. A kísérlet során biztosítani kell, hogy a többi típusú zavar hiányzik, vagy mindenképpen kicsi az alkalmazottakhoz képest. Tekintettel arra, hogy a bonyolult, állítható tárgyak különböző dinamikai tulajdonságokkal rendelkeznek a különböző típusú műveleteknél, a gyorsítás jellemzői eltávolításra kerülnek a zavaró hatások alatt. vagy az aktuátorhoz csatlakoztatott szabályozószerv hatását. A kísérletet legalább kétszer meg kell ismételni ugyanazon jel (irány) hatásával, majd az irány (jel) megváltozik. A túlhúzási karakterisztikát úgy tekintik, hogy kielégítő eredményt ért el. A nemlineáris OP-k esetében a kísérletet több, általában három, különböző OP terhelésen hajtják végre.
Egyetlen minta szabályozó objektum túlhúzási jellemzője önszabályozással. Az ellenőrző objektumnak az új egyensúlyi állapotban való érzékenységét az OP összehangolása tulajdonságának nevezik.
Az önbeálló EP-ben a szabályozó szerv minden pozíciója vagy a terhelési érték (zavaró hatás) megfelel az ellenőrzött paraméter állandó értékének, a hatás nagyságának megfelelően.
A túlhúzási jellemzők a 2. ábrán láthatók. 2.1.
Ábra. 2.1. Overclocking jellemzők.
a) -excitáló hatással. b) kontroll-hatással.
Az egyedülálló tágas OR-ek sajátossága az, hogy az yv változási sebessége a hatás alkalmazásának pillanatától maximális. A gyorsítási jellemzők paraméterei, amelyek alapján az OP dinamikus tulajdonságait értékelik (2-2 ábra):
Az OP időtartamú gyorsulás ideje, amely alatt az állítható paraméter a kezdeti értéktől t0 időpontig változik az ütközés nagyságának megfelelő beállított értéknél, a legnagyobb kiegyensúlyozatlanságnak megfelelő állandó maximális sebességgel.
A Ta meghatározásához húzzon érintkezési pontot a gyorsulás görbéből a t = 0 pontból. A tangens lehallgatott az időtengely, a kereszteződésekben az érintő és az alapjel meghatározva expozíciós értéket. Gyakorlat fogadó és feldolgozó gyorsító jellemzői azt mutatja, hogy egy önterülő odnoemkostnyh vagy gyorsulási idő Ta megfelel az eltelt időt attól a pillanattól kezdve előfordulása a perturbáció amíg el nem éri a szabályozott érték értéke egyenlő a potenciális értékét 0,633.
Ábra. 2.2. A gyorsítási jellemzők feldolgozása.
A gyorsítási idő inverzét az OP gyorsulásának nevezik.
Az önszabályozó VAG-k esetében megfogalmazódik az önszabályozás mértékének vagy koefficiensének (önszabályozás) fogalma, amely összekapcsolja az OP alkalmazási sebességét az ellenőrzött paraméter változási sebességével,
, az utolsó lépésekben.
A jel (-) azt jelzi, hogy az önbeállítás akkor történik, ha a paraméter eltérése az eltérés okának csökkenését okozza. Az önbeillesztési tényező inverzét az OP átviteli vagy nyereségi tényezőjének nevezik. A nyereség meghatározása az OP állandósult állapotában történik, amikor az y végsőnek különböznie kell az y értéktől legfeljebb 5% -kal.
A Ta gyorsulási idő és az önszintezési együttható aránya az OP számára egy OP "T" dinamikus időállandó.
A T- figyelembe veszi az OP dinamikus és statikus tulajdonságait, szemben a Ta-val.
A szabályozott mennyiség végső értékének eléréséhez szükséges időt Tnp tranziens időnek nevezzük, a gyakorlati számításokhoz. Példák az egyfunkciós OP-kre: a turbó aggregátor forgórésze egy külön terhelésen, egy tartály vízzel, gázzal, standard környezeti paraméterekkel. A kazán dobja, ha gőznyomásnak minősül OP-nak.
Egymintás vezérlő objektum túlhúzási jellemzői önszabályozás nélkül (2.3. Ábra).
a) zavaró hatással
b) az ellenőrzési művelet alatt
Ábra. 2.3. Az egyedülálló kapacitású OP túlhajtási jellemzői önszabályozás nélkül.
Az OR-elrendezés nélküli OR-t az asztatikus OR-nek nevezzük. Az OP dinamikus tulajdonságait jellemező fő paraméterek önmagassági kiegyenlítés nélkül. A gyorsítási időt a szegmens értéke határozza meg az idő tengelyen, feltéve, hogy elérte a bemeneti effekt értékét vagy. Gyorsulás sebessége, értéke függ az idő tengelyre jellemző gyorsulás dőlésszögétől. , vagy, vagy. A gyorsítási idő megegyezik Ta = az OP T dinamikus állandóval, és az OP átviteli vagy erősítési együtthatója K = 1.
Nem stabil tárgyak vagy negatív önbeálló objektumok. Az instabilabbok számához hozzárendeljük az OP-t, amelyhez a legszignifikánsabb perturbációval is a paraméter eltérése korlátlanul és folyamatosan növekszik. Például olyan állítható tárgy, amely bizonyos üzemmódokban negatív önkiegyenlítéssel rendelkezik, lehet egy golyósdobos malom (MBM), mint a malom dobtöltődobja. Az SHBM gyorsulási jellemzőjét az 1. ábra mutatja. 2.4 lépésváltás a tüzelőanyag-adagoló szabályozó m helyzetében. Normálnál kisebb terheléseknél a malom pozitív önszabályozással rendelkezik, pl. egy stabil tárgy. A névleges terhelésnél a malom önszintezõdése nulla, és ez a mód egy asztatikus objektumot jelent. Végül, a túlterhelt malom instabillá válik, mivel a malom kimenete (a B2 por kibocsátása) a tüzelőanyag-terhelés (G) növekedésével csökken. Ha a rendszerben, amikor az SHBM a stabilitási határon van, akkor a malom egyensúlyi állapotát megzavarja a B1 üzemanyag-ellátás növelése. akkor a terhelés ebből eredő növekedése viszont a B2 porkibocsátás csökkenését okozza.
Ábra. 2.4. Az SSB túlhajtási jellemzője
A B1 tüzelőanyag-ellátás és a B2 kibocsátás közötti egyensúlyhiány folyamatosan növekszik, és folyamatosan növeli a G terhelést egyre növekvő sebességgel. Ha a szállítás időben nem csökken, a malom gyorsan túlterhelik az üzemanyaggal.
Annak megállapításához, hogy az objektum stabil vagy nem stabil, elegendő tudni, hogy a paraméter eltérése befolyásolja-e az anyag vagy az energia beáramlását és fogyasztását az ACS objektumában. Ha a paraméter növekedése az egyenlőtlenség csökkenését okozza, az objektum pozitív önszabályozással jár. Az asztatikus vagy úgynevezett semleges objektum esetében a paraméterváltozásnak nincs hatása az anyag vagy energia beáramlására. Végül, ha a kiegyensúlyozatlanság növekszik a paraméter növekedésével, akkor az objektum instabil.
A multi-kapacitív szabályozási tárgyak túlhajtási jellemzői. Az erőművek termikus folyamatainak automatizálásakor általában két, három vagy több tartályt tartalmazó összetettebb objektumokkal kell találkozni. Az ilyen többtúlterű objektumok egymást követően összekapcsolt, egy magból álló kapcsolatok láncolatát képviselik. A kétkapitatív objektum egyik példája egy hőcserélő egy tekercsmelegítővel, mint hőmérséklet-szabályozó objektum. Ez az objektum két egymás után kapcsolt linkből áll. Az első kapcsoló a fűtőtekercsek, a második pedig a hőcserélő. A hőmérséklet szabályozása esetén az első lánc dinamikus tulajdonságait a tekercsek hőkapacitása határozza meg, és a második lánc tulajdonságait a fűtött anyag hőkapacitása határozza meg. A több testű objektumok, valamint az egykapacitású tárgyak önmagukban kiegyenlítő tulajdonságokkal rendelkezhetnek. Ha legalább egy összeköttetés nem kötődik egymáshoz a sorosan kapcsolt összeköttetések láncolatában, akkor az egész objektum is egyben tágas is.
Ábra. 2.5. Többkapacitású operációs rendszerek túlhajtási jellemzői
a) asztatikus tárgy b) statikus tárgy (önbeigazítással).
A multi-kapacitív objektumok dinamikus tulajdonságainak egyik jellemző tulajdonsága, hogy az akció alkalmazása után az ellenőrzött paraméterben nem észlelhető változás (2.5. Ábra). Ha a paraméter változásának kezdeti sebessége a legnagyobb a több mintavételi objektumokban, akkor a szabályozott mennyiség eltérése az expozíciót követően fokozatosan nulláról növekszik, és csak egy idő után eléri a maximális értékét. Ezért a több kapacitású objektumokban, az egykapacitív objektumokkal összehasonlítva, az OP kimenetén a paraméterek eltérése más azonos feltételekkel időben elmarad. Ezt a lemaradást, amelyet több tank jelenléte okoz, tranziens vagy kapacitív késleltetésnek nevezik. Ennek értékét egy olyan szegmens határozza meg, amely az idő tengelyen a gyorsulásgörbe vonalán megrajzolt érintőt (A), ahol a paraméterváltozás sebessége eléri a maximális értékét. Az önbeálló objektumoknál ez a pont egy inflexiós pont, egy statikus karakterisztika, az asztatikus tangens objektumok esetében a jellemző egyenes vonalú részének folytatása.
A tranziens késleltetés minél nagyobb, annál nagyobb a sorozatkondenzátorok száma az objektumban, és annál nagyobbak az egyéni kapacitások értékei. Egyes összetett objektumok esetében a paraméterváltozás időben lemaradhat, és nem csak a tranziens késés miatt. Ebben az esetben a külső hatás nem befolyásolja közvetlenül az objektum állapotát, hanem egy ideig, ami szükséges ahhoz, hogy az objektum hatását átadja.
Ábra. 2.6. Az OP túlhajtási jellemzője közlekedési késleltetéssel.
Tehát például a porelhárítók fordulatszámának növelése után egy bizonyos idő telik el, mielőtt a megnövekedett üzemanyagmennyiség átjut az égési kamrába, és ez befolyásolja a kazán működési módját. Ez alatt az idő alatt a paraméter egyáltalán nem változik. A szabályozó szerv mozgásának kezdete és a szabályozott tárgyat érintő hatásának kezdeti időpontja az átvitel (szállítás vagy tiszta) késleltetése. A nettó késés és átmeneti késleltetés összesen a tárgy teljes késése: