КУРС ЛЕКЦІЙ для студентів спеціальностей 091700 «Технологія зберігання, консервування та переробки молока»
|
|
Скачати 1.57 Mb.
|
Ємність та запізненняОб’єкти регулювання мають властивість накопичувати енергію або речовину. Ця властивість називається ємністю об’єкту. Для теплового холодильного апарату ємністю буде його загальна теплоємність, ємність холодильної камери. Для гідравлічного об’єкту – об’єм резервуара. Ємність впливає на якість регулювання. За дії однакового збурення регульований сигнал буде змінюватись з більшою швидкістю в тому об’єкті, ємність якого менше. Таким чином, ємність ОР пропорційна до сталої часу Т і теж характеризує інерційність об’єкта. Хвих обумовлене скінченним значенням швидкості руху матеріальних потоків і оцінюється відрізком часу між моментом подачі на вхід збурення до моменту фіксації зміни регульованої змінної. У більшості об’єктів між моментом виникнення збурення та початком зміни регульованої змінної Хвих проходить деякий час – запізнювання, що ускладнює управління процесом. Розрізняють: чисте ( транспортне ) та ємнісне запізнювання в об’єктів регулювання. Чисте – зумовлене тільки швидкістю руху матеріальної точки, тобто, причина виникнення - це транспортування матеріалів, яке приводить до того, що між зміною вхідних та вихідних сигналів проходить певний час з. Джерелом цього виду запізнення є транспортери, трубопроводи, конвеєри. Наприклад, подання матеріалу транспортером (рис.3.10). Час запізнювання з визначається шляхом L руху транспортера до його швидкістю V ).  Рис.3.10. Варіант чистого (транспортного) запізнювання. Ємнісне, або перехідне запізнюв      Хвих ання властиве для багато ємнісних об’єктів. У цих об’єктах ємнісне запізнювання виникає з подоланням потоку речовини або енергії опору, що розділяють теплові, гідравлічні та інші t ємності об’єкту. В цьому випадку з   T є і зміною збурення регульована змінна спершу майже не змінюється,    Рис. 3.11. Ємнісне запізнювання. а потім швидкість її зростає (рис. 3.11). Ємнісне запізнювання є – це час від початку зміни дії збурення до моменту зміни регульованої змінної з найбільшою швидкістю. Повне запізнювання об’єкта дорівнює сумі часів чистого та ємнісного запізнювань. [ 8, с 99…107; 7, с 42…57 ] Контрольні запитання до розділу 3 1. Призначення параметричної схеми об’єкта управління (ОУ). 2. Охарактеризуйте основні режими роботи ОУ. 3. Що таке математична модель (ММ) ОУ? 4. Як отримують статичну ММ ОУ4? 5. Як отримують динамічну ММ ОУ? 6. Які знаєте динамічні характеристики ОУ? 7. Як лінеарізують нелінійну статичну характеристику ОУ? РОЗДІЛ 4 АВТОМАТИЧНІ РЕГУЛЯТОРИ 4.1. СТРУКТУРНА СХЕМА АВТОМАТИЧНОГО РЕГУЛЯТОРА Автоматичний регулятор (АР) - це керуючий пристрій, призначений для вироблення управляючого сигналу на об’єкт управління з метою підтримання технологічних параметрів на заданому рівні. Регулятори розрізняють за багатьма ознаками і конструкцією, але узагальнена функціональна схема має вид:  Рис. 4.1. Функціональна схема автоматичного регулятора На елемент порівняння (ЕП) надходять сигнали заданого Зад та дійсного Хвих значень регульованої змінної, тобто, сигнал від задавача Хзад та вимірювального елемента (ВЕ), який відображає значення Хвих. Елемент порівняння визначає сигнал відхилення (непогодження) Δх=Хзад-Хвих, який подається на управляючий елемент (УЕ). Управляючий елемент в свою чергу вміщує елемент порівняння, підсилювач сигналу ПС з великим коефіцієнтом підсилення, вузол управління ВУ, за допомогою якого формується управляючий сигнал Up згідно з законом регулювання, та ланцюг від’ємного зворотнього зв’язку ЛЗЗ.Ланцюг ЛЗЗ може бути підсилювачем або більш складним елементом. На виході автоматичного регулятора – знаходиться підсилювач потужності ПП, який підсилює сигнал управляючого елементу до потужності, достатньої для керуванням виконавчим механізмом. Останній безпосередньо переміщує регулюючий орган, що змінює надходження речовини чи енергії в об’єкт. Найбільш важливою характеристикою регулятора є закон регулювання, котрий показує яким чином здійснюється регулююча дія Uр регулятора на об’єкт управління в залежності від відхилення регулюваної змінної від Хвих від заданого значення Зад та в часі. 4.2. КЛАСИФІКАЦІЯ РЕГУЛЯТОРІВ 1.За характером регулювальної дії АР розділяють на регулятори безперервної (аналогової) та дискретної дій. У аналогових АР - регулююча дія здійснюється безперервно за відповідної зміни відхилення регульованого параметра. Регулятори дискретної дії змінюють регулюючу дію тільки з досягненням регульованим параметром певних заданих значень. В реалізації закону регулювання найважливішу роль відіграє лінія зворотного зв’язку ЛЗЗ. У найпростіших дискретних двопозиційних регуляторів вона відсутня. В цьому випадку поява незначного непогодження призводить, завдяки високому коефіцієнту підсилення ПС (рис. 4.1), практично миттєво до появи найбільш можливого за амплітудою сигналу Up на виході. Відповідно виконавчий механізм (ВМ) переміщує регулювальний орган (РО) в одне із крайніх положень. 2.За способом дії АР поділяються на регулятори прямої та непрямої дії. В регуляторах прямої дії для переміщення регулювального органу використовується безпосередньо енергія регульованої (змінної) величини. Вони застосовуються у випадках, коли регульована змінна має достатню енергію для переміщення регульованого органу РО ( в регуляторах рівня або тиску).  У регуляторі рівня (рис. 4.2,а) при зміні рівня рідини змінюється положення поплавка 1, який за рахунок штока 4 через важіль 2 впливає на ступінь відкриття регулюючого органу 3. Коли рівень, наприклад, зростає, клапан 3 прикривається і зменшує надходження рідини в збірник. Задане значення рівня в резервуарі залежить від довжини штока 2. У регуляторах тиску (рис. 4.2,б) при зміні тиску змінюється положення мембрани 1, яка через шток 2 впливає на положення регулюючого органу 4. При зростанні тиску клапан прикривається. Завдання регулятору змінюється гайкою 3, переміщення якої змінює ступінь стиснення пружини 2. Такий регулятор ще називають регулятором «після-себе». У регуляторах непрямої дії енергія до їх елементів, насамперед, до підсилювача потужності, подається від зовнішнього джерела живлення, що дозволяє розвивати великі динамічні зусилля при переміщенні регулюючих органів, та забезпечує можливість територіального розподілення автоматичного регулятора та виконавчого механізму 3 регулюючим органом. Такі регулятори непрямої дії мають більш високу точність та швидкодію. 4.3. РЕГУЛЯТОРИ НЕПРЕРИВНОЇ ДІЇ ТА ЇХНІ ХАРАКТЕРИСТИКИ У регуляторів неперервної дії при безперервній дії сигнал на вході регулятора регулювальний орган також переміщується безперервно. Реалізують прості та комбіновані закони регулювання. В залежності від закону управляючої дії, який виробляє управляючий елемент регулятора, регулятори непереривної дії розділяють на: 1) П-регулятори, або статичні в яких виробляється пропорційний закон, тобто, управляюча дія Up пропорційна сигналу непогодження: Up=Кр۰Δх. 2) І-регулятори (астатичні),або інтегральні:  .3) Д-регулятори (диференціальні):   .4)ПІ-регулятори (або ізодромні):  .5)ПД-регулятори (пропорційно диференціальні):  .6) ПІД-регулятори (пропорційно-інтегрально-диференціальні):  .У пропорційних регуляторах (П) регуляторах Up=Кр۰Δх, де К  - коефіцієнт передачі (підсилення); Δх - величина непогодження.Якщо взяти похідну із цього рівняння, то отримаємо:  Із рівняння витікає, що процес регулювання  починається, коли починає змінюватись з якоюсь швидкістю сигнал непогодження Δх, тобто коли  , і регулювання починається практично із початком відхилення регульованої змінної Хвих від заданого значення. Регулювання завершується, коли  , а це можливе, коли перестане змінюватись непогодження  . Але при цьому величина самого непогодження Δх може і не бути рівним нулю ( ).Це зумовлює виникнення так званої статичної похибки в таких регуляторах, тобто, різниці між заданим значенням Хвих регульованої змінної та її значенням, яке залишається в кінці процесу регулювання. У регуляторів пропорційної дії положення регулювального органу пропорційно відхиленню регульованої величини від заданого значення, тобто, існує жорстка залежність між змінною вхідної та вихідної величин регулятора. Задане значення регульованої змінної може бути забезпечене лише для одного значення навантаження. Величина статичної похибки залежить від коефіцієнта передачі Кр регулятора, чим він більший, тим менша похибка. Значне збільшення Кр обмежується вимикачами стійкості системи регулювання. При великих значеннях Кр незначне непогодження Δх призводить до значних змін Up і процес буде наближатись до позиційного регулювання, а його характер – до автоколивального. П-регулятори мають добрі динамічні характеристики (процес характеризується малим часом регулювання), але мають незадовільні статичні характеристики зв’язані з статичною похибкою. Використовуються у випадках, коли час регулювання має бути невеликим, але технологічний процес допускає наявність статичної похибки. В П-регуляторах лінія зворотнього зв’язку ЛЗЗ являє собою підсилювач зі змінним коефіцієнтом підсилення, а сигнал ЛЗЗ є сигналом від’ємного зворотнього зв’язку за положенням регулювального органу. Такий зв’язок ще називають жорстким зворотнім зв’язком. До П-регуляторів відносяться регулятори прямої дії, наприклад, тиску (рис.4.2,б). Пружина виступає в ролі ЛЗЗ і пропорційно стискується, протидіючи прогину мембрани. Як тільки сила протидії стане рівна силі тиску, рух частин регулятора припиняється і настане новий стан рівноваги, при якому новому значенню тиску відповідає нове пропорційне положення регулюючого органу РО. У динамічному відношенні П-регулятор є підсилюючою ланкою. За умов стрибкоподібної зміни вхідної величини регулятора Δх вихідна регулююча дія Up змінюється також стрибкоподібно (рис. 4.3):  4.3. Графік процесу регулювання П-регулятора Інтегральні регулятори, для яких управляюча дія пропорційна інтегралу відхилення від регульованої величини і дорівнює:  ,де Ті-стала ізодрому налаштування регулятора. Після диференціювання  видно, що швидкість переміщення РО для І-регуляторів пропорційна відхиленню регульованої змінної. Регулююча дія продовжується доти, поки регульована змінна не повернеться до заданого значення, тобто, поки Δх не стане рівним нулю.Недоліки І-регуляторів – є уповільненість його дії і застосовуються на ОР з малим запізнюванням при повільних змінах навантаження. Використання на інтегральних об’єктах може привести до втрати системою стійкості. У динамічному відношенні І-регулятори є інтегруюча ланка, а крива розгону має приведена на рис 4.4,а. На цьому ж рисунку (4.4,б) показані графіки, що показують різницю процесів регулювання в системах з пропорційним та інтегруючим регулятором в замкненій системі.  а)  б)Рис. 4.4. Крива розгону І-регулятора а) та порівняльні графіки б). При стрибкоподібних діях збурення  z або управляючої дії У, об’єкт регулювання надходить у новий стан рівноваги. Причому вихідна регульована змінна Хвих для І-регулятора, після закінчення регулювання, залишиться незмінною, а у П-регулятора прийме значення Хвих . Різницю Δх= хвих2- хвих - позначають статичною похибкою, або статизмом П-регулятора.Розглянуті два класи регуляторів є основними. Для покращення якості регулювання використовують чотири інші регулятори, які прискорюють перехідні процеси та зменшують динамічні відхилення (перерегулювання). В цих регуляторах формуються управляючі дії за складнішими (комбінованими) законами регулювання. Лінія зворотного зв’язку ЛЗЗ має більш складні елементи, ніж звичайний підсилювач. Пропорційно-інтегральні регулятори (ПІ-регулятори). У них управляюча дія пропорційна як непогодженню Δх так і інтегралу від нього: .Після диференціювання отримуємо:  Аналізуючи бачимо, що процес регулювання (  ), починається як і в системі з П-регулятором, коли почне змінюватись непогодження Δх, тобто, але закінчиться процес регулювання лише тоді, коли обидві складові правої частири виразу будуть рівні нулю, тобто, на відміну від П-регулятора, коли і Δх=0. За рахунок цього ПІ-регулятор ліквідує статичну похибку, але час регулювання приблизно вдвічі більший ніж у П-регулятора. а)  б)Рис. 4.5.Криві розгону для ПІ-регулятора (а) та ПІД-регулятора (б). У ПІ-регулятора використовується зворотній зв’язок за положенням регулювального органу, як у П-регуляторах, а за швидкістю його переміщення, який називають гнучким, обо пружнім зворотнім зв’язком. У цьому випадку дія зворотнього зв’язку повністю проявляється, у перехідному процесі регулювання, а потім, у статичному стані, зникає. У динамічному співвідношенні ПІ регулятор складається із двох паралельно з’єднаних між собою П та І регуляторів (рис. 4.5,а). Він починає роботу як П-регулятор, а закінчує як І-регулятор. Під час появи відхилення Δх регулююча дія Up спочатку швидко змінюється на величину КрΔх, а потім буде змінюватись в тому ж напрямку з постійною швидкістю, яка залежить від часу ізодрому Ті до того часу, поки залишкове відхилення Δх→0. ПІ-регулятори одні із найпоширеніших регуляторів безперервної дії. Застосовуються, коли необхідна висока точність регулювання в астатичних і статичних ОР. |
Схожі:
|
КУРС ЛЕКЦІЙ з дисципліни “ОПТИМІЗАЦІЯ ТЕХНОЛОГІЧНИХ ПРОЦЕСІВ ГАЛУЗІ”... Всі цитати, цифровий та фактичний матеріал, бібліографічні відомості перевірені. Написання одиниць відповідає стандартам |
Навчально-методичний посібник для самостійного вивчення навчальної... «Товарознавство і комерційна діяльність», 05170104 «Технологія зберігання, консервування та переробки м’яса», 05170107 «Технологія... |
|
МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ХАРЧОВИХ... «Технологія зберігання, консервування та переробки молока» і «Технологія жирів і жирозамінників» напряму 0917 «Харчова технологія... |
ІСТОРІЯ УКРАЇНИ Конспект лекцій для студентів технічних спеціальностей України. / Г. Ю. Каніщев, Ю.І. Кисіль, В. О. Малишев, Г. Г. Півень, О. А. Яцина. – Конспект лекцій для студентів технічних спеціальностей.... |
|
КОНСПЕКТ ЛЕКЦІЙ для студентів всіх спеціальностей і форм навчання Затверджено Васійчук В. О., Гончарук В.Є., Дацько О. С., Качан С.І., Козій О.І., Ляхов В. В., Мохняк С. М., Петрук М. П., Романів А. С., Скіра... |
Курс лекцій Для студентів денної і заочної форми навчання Всіх спеціальностей університету ТЕМА ІНТЕЛЕКТУАЛЬНА ВЛАСНІСТЬ ЯК ПРАВО НА РЕЗУЛЬТАТИ ТВОРЧОЇ ДІЯЛЬНОСТІ ЛЮДИНИ |
|
Курс лекцій Київ 2006 Київський Національний Університет культури і мистецтв Безклубенко Сергій Данилович. Основи філософських знань. Курс лекцій для слухачів Академії пепрукарського мистецтва та студентів... |
Конспект лекцій для студентів усіх спеціальностей денної та заочної форм навчання Гуць В. С., Володченкова Н. В., Основи охорони праці: Конспект лекцій для студентів усіх спеціальностей денної та заочної форм навчання.... |
|
Курс лекцій СУМИ 2003 МІНІСТЕРСТВО АГРАРНОЇ ПОЛІТИКИ УКРАЇНИ СУМСЬКИЙ... Курс лекцій спрямований на надання студентам допомоги по вивченню навчального курсу з „Торгового права” та розрахований на студентів... |
КОНСПЕКТ ЛЕКЦІЙ для студентів економічних спеціальностей усіх форм навчання Проектний аналіз : конспект лекцій / укладачі: О. І. Карпіщенко, О. О. Карпіщенко. – Суми : Сумський державний університет, 2012.... |
При копіюванні матеріалу обов'язкове зазначення активного посилання © 2013
звернутися до адміністрації
bibl.com.ua
звернутися до адміністрації
bibl.com.ua