1 Системи регулювання
1.1 Структурна схема простої системи регулювання
1.1.1 Структурна схема простої замкнутої системи регулювання приведена на рис.1.1.
Система регулювання знаходиться|перебувати| в режимі автоматичного управління.
В процесі роботи система автоматичного регулювання порівнює поточне значення вимірюваного параметра Х із|із| заданою дією (завданням|задавання| SP, уставкою|) і усуває розузгодження E (Е=SP-PV). Зовнішні збуджуючі|бентежачі| дії Z також усуваються регулятором|регулювальник|.
Наприклад, при регулюванні температури в печі, заданою дією (завданням|задавання| SP) є|з'являтися,являтися| необхідна температура повітря, вимірюваним і регульованим параметром X - поточна температура в печі, розузгодженням E є|з'являтися,являтися| їх різниця, управляє величиною| Y є|з'являтися,являтися| напруга|напруження|, що подається на нагрівальний елемент (наприклад, ТЕН).
Малюнок 1.1 - Структурна схема замкнутої системи регулювання
де: SP - задаюча дія; «задатчик» - ручний або програмний задатчик| (у окремому випадку оператор системи управління); X - контрольований і регульований технологічний параметр; E=SP-PV - розузгодження; Y - сигнал, що управляє; Z - зовнішні збудження|збурення|; ОУ-| об’єкт| управління.
1.1.2 Структурна схема простої розімкненої системи регулювання приведена на мал. 1.2.
Система регулювання знаходиться|перебувати| в режимі ручного управління.
В процесі роботи оператора аналізує (візуально) значення вимірюваного параметра Х (наприклад, на технологічному індикаторі), і при необхідності, за допомогою ручного задатчика|, встановлює необхідне значення технологічного параметра Х. Внутрішні збуджуючі|бентежачі| дії Z також усуваються оператором, уручну|вручну|.
Наприклад, при ручному регулюванні температури в печі, задаючою дією SP є|з'являтися,являтися| сигнал з ручного задатчика|, вимірюваним і регульованим параметром X - поточна температура в печі, що управляє величиною| Y є|з'являтися,являтися| напруга|напруження|, що подається з ручного задатчика| на нагрівальний елемент (наприклад, ТЕН).
Малюнок 1 самовирівнючими.2- Структурна схема розімкненої системи регулювання
де: SP - дія, що управляє (задаючи); X - контрольований технологічний параметр; У|в,біля| - сигнал, що управляє; Z - зовнішні збудження |збурення|; ОУ-| об’єкт| управління.
1.2 Основні терміни і визначення
У даному розділі приводяться|призводяться,наводяться| основні терміни і визначення, використовувані в теорії автоматичного управління (ТАУ).
Сучасні системи управління технологічними процесами характеризуються великою кількістю і різноманітністю технологічних параметрів, систем регулювання і об’єктів| регулювання.
1.2.1 Параметр технологічного процесу - фізична величина технологічного процесу, наприклад, температура, тиск|тиснення|, витрата, рівень, обєм|, маса, рН|, напруга|напруження| і т.д. На рис.1.1 дана величина вказана як X або PV=X, де PV - Process Variable - змінна процесу.
Даний параметр називається вхідною дією (Х) - що подається на вхід системи або пристрою|устрій| управління.
1.2.2 Параметр технологічного процесу, який необхідно підтримувати постійним, або змінювати|зраджувати| за заданою програмою, або змінювати|зраджувати| по певному закону, називається - регульованим параметром.
Значення регульованої величини в даний момент часу називається миттєвим значенням.
Значення регульованої величини, отримане|одержане| в даний момент часу на підставі даних деякого вимірювального приладу називається її зміряним|виміряним| значенням.
Вимірюваний і (або) регульований параметр технологічного процесу може перетворюватися первинним приладом (датчиком) в який-небудь уніфікований сигнал. Якщо датчик видає неуніфікований сигнал (наприклад, термопари, термоперетворювачі| опору, тензодатчики| і ін.), то для приведення його до стандартного діапазону повинен бути встановлений|установлений| відповідний нормалізатор| (перетворювач) сигналів. Також можна використовувати вимірників-регуляторів|регулювальник| з|із| універсальним входом, які підтримують підключення більшості найбільш поширених типів первинних приладів (датчиків) без використання нормалізаторів| сигналів.
1.2.3 Об’єкт управління (ОУ|) або об’єкт| регулювання - пристрій|устрій|, необхідний режим роботи якого повинен підтримуватися ззовні спеціально організованими діями, що управляють.
1.2.4 Управління - формування дій по певному закону, що управляють, забезпечують необхідний режим роботи ОУ|.
1.2.5 Автоматичне управління - управління, здійснюване без безпосередньої участі людини.
1.2.6 Регулятор|регулювальник| - пристрій|устрій|, що забезпечує підтримку заданого значення (SP) регульованої величини (PV) або автоматичну зміну її по заданому закону.
1.2.7 Завдання|задача| регулювання - доведення вихідної величини X об’єкта| регулювання до наперед|заздалегідь| певного значення SP і утримання її на даному значенні з урахуванням|з врахуванням| впливу збуджуючих|бентежачих| дій.
1.2.8 Система автоматичного регулювання (САР|) - автоматична система із|із| замкнутим ланцюгом|цеп| дії (див. рис.1.1), в якій управління Y виробляється в результаті|унаслідок,внаслідок| порівняння дійсного значення (PV=X) із|із| заданим значенням SP. Основне призначення САР| полягає в підтримці заданого постійного значення регульованого параметра або зміна його по певному закону.
1.2.9 Додатковий зв'язок в структурній схемі САР| (див. рис.1.1), направлена|спрямований| від виходу до входу, називається зворотним зв'язком (ЗЗ). Зворотний зв'язок може бути негативним|заперечний| або позитивним.
1.2.10 Вихідна дія (Y) - дія, що видається на виході системи управління або пристрою|устрій| регулювання.
У літературі по автоматизації також зустрічаються абревіатури, відповідні даному визначенню:
MV - Manipulated Variable - регульована (вихідна) змінна
CO|із| - Controlled Output - регульована (вихідна) змінна або потужність.
1.2.11 Задаюча дія (SP - Set Point Value, W, Wx, Wv) - дія на систему, що визначає необхідний закон зміни регульованої величини.
1.2.12 Збуджуюча|бентежача| дія (Z) - дія, прагнуча порушити функціональний зв'язок між задаючою дією і регульованою величиною.
Головне призначення систем автоматичної стабілізації - компенсація зовнішніх збуджуючих|бентежачих| дій.
1) Види збуджуючих |бентежачих| дій, діючі на систему стабілізації (систему управління), приведені в таблиці 1.1:
Таблиця 1.1- Видів збуджуючих |бентежачих| дій, діючі на систему стабілізації
Вид збуджуюч ої|бентежачої| дії |
Дія системи управління |
Примітки|тлумачення| |
1 Збудження |збурення| з боку навантаження на технологічний об’єкт| |
Компенсація зовнішнього збудження|збурення| |
Найбільш неприємним випадком є|з'являтися,являтися| збудження |збурення| по навантаженню, оскільки при цьому: 1) зазвичай|звично| невідоме місце додатку|застосування| збудження |збурення|; 2) невідомий момент подачі збудження |збурення|; 3) невідомий характер|вдача| або вид збудженої функції. |
2 Збудження |збурення| у вигляді зміни сигналу завдання|задавання| на регулятор|регулювальник| |
Точний відробіток|відробляння| сигналу завдання|задавання| |
|
2) Класифікація видів збуджених |бентежачих| дій, що діють на систему управління або регулювання, приведена в таблиці 1.2:
Таблиця 1.2 - Класифікація видів збуджуючих |бентежачих| дій
Класифікація |
Вид збудженої дії |
Місце додатку|застосування| збудження |збурення| |
Примітки|тлумачення| |
1 По характеру|вдача| зміни в часі |
• повільно|повільно| змінні • імпульсні • випадкові |
|
|
2 За типами випадкових збуджень |збурення| |
• низькочастотні випадкові збудження |збурення| |
Поступають|надходити| на вхід об’єкта| управління |
|
• високочастотні (шуми) |
Поступають|надходити| на вихід об’єкта| управління |
Необхідна фільтрація шумів |
Примітки|тлумачення|.
1. Залежно від характеру|вдача| переважаючих|пануючий| збуджень |збурення| і типу системи управління вибирається і відповідний критерій оптимізації настройок регулятора|регулювальник|.
2. На практиці обурення|збурення| по навантаженню найчастіше компенсуються відповідним переміщенням регулюючого органу, що змінює|зраджувати| витрату речовини або кількості енергії, що підводиться, до об’єкту| управління. Тому таке збудження |збурення| і приводять|призводити,наводити| до входу об’єкта|, а його величину вимірюють|виміряти| у відсотках|процент| ходу регулюючого органу.
1.2.13 Розузгодження регулювання (E = SP-PV = SP-X) - різниця між заданим (SP) і дійсним (PV) значенням регульованої величини.
1.2.14 Відхилення регулювання (E = PV-SP = X-SP) - різниця між дійсним (PV) значенням і заданим (SP) значенням регульованої величини.
1.2.15 Статичне регулювання. При статичному регулюванні регульована величина (наприклад, температура), що знаходиться|перебувати| під впливом різних зовнішніх дій (подача напруги|напруження| на ТЕН або подачі охолоджуючої рідини) на регульований об'єкт після закінчення перехідного процесу, приймає неоднакові значення, залежні від величини дії.
Характерні|вдача| особливості статичної системи регулювання наступні|слідуючий|:
1) рівновага системи можлива при різних значеннях регульованої величини;
2) кожному значенню регульованої величини відповідає певне положення|становище| регулюючого органу.
1.2.16 Астатичне|нестійкий| регулювання. При астатичному|нестійкий| регулюванні немає певного зв'язку між положенням|становище| регулюючого органу і сталим значенням регульованої величини.
При астатичному|нестійкий| регулюванні при різних по величині значеннях зовнішньої збуджуючої |бентежачої| дії (навантаження) на об'єкт після закінчення перехідного процесу відновлюється значення регульованої величини.
Характерні|вдача| особливості астатичної|нестійкий| системи регулювання наступні|слідуючий|:
1) рівновага системи можлива тільки|лише| при єдиному значенні регульованої величини (наприклад, рівня), причому це значення рівне заданому;
2) регулюючий орган (наприклад, клапан, заслінка) повинен мати можливість|спроможність| займати|позичати,посідати| різні положення|становище| при незмінному значенні регульованої величини.
У|в,біля| астатичних|нестійкий| регуляторів|регулювальник| відсутня статична помилка і регульована величина залишається рівною заданою з|із| точністю, відповідній нечутливості регулятора|регулювальник| для всіх рівноважних станів системи.