5.1.3. Выбор регуляторов и параметров их настройки [47]

При разработке АСР выбирают один или несколько показаний эффективности процесса устанавливают необходимые ограничение, находят статические и динамические характеристики объекта регулирования. анализ статических характеристик позволяет оценить степень влияния одних величин на другие и выявить те регулируемые величины, которые оказывают максимальное воздействия на процесс. Если в объекте имеются несколько независимых величин, их регулируют раздельно, вводя соответствующие контуры регулирования. в объектах с зависимыми регулируемыми величинами используются контуры регулирования, в которых учитывается степень воздействия управляющих сигналов на регулируемые величины.

По динамическим характеристикам объекта выбирают такие точки приложения управляющих воздействий, которые обеспечивают наибольшую скорость изменения регулируемых величин. Например, состав дистиллята на выходе ректификационной колонны обычно регулируют по температуре жидкости на контрольной тарелки в управляющей части. На эту температуру можно влиять, изменяя расход либо флегмы, либо греющего пара. Однако на практике состав дистиллята регулируют изменением расхода флегмы, т.к. оно в большой степени влияет на температуру верха колонны.

выбор типа регулятора. Канал регулирования выбирают так, чтобы изменение регулирующего воздействия х_в (поток вещества или энергии, подаваемый в объект или выводимый из него) максимально изменяло регулируемую величину х_вых, т.е. чтобы был максимальный коэффициент усиления (коэффициент передачи).

К качеству регулирования каждого конкретного технологического процесса предъявляются конкретные требования: а) в одних случаях оптимальным или заданным может служить процесс с минимальным значением динамической ошибки регулирования; б) в других – минимальное значение времени регулирования.

По этому в качестве заданного принимают один из трех типовых переходных процессов: а) граничный апериодический с минимальным временем регулирования; б) с 20%-ным перерегулированием; в) с минимальной квадратической площадью отклонения: min∫x²dt .

Переходный процесс в АСР зависит от свойств химико- технологического объекта, от характера и величины возмущающих воздействий, а также от типа регулятора (закона регулирования) и параметров настройки его.

Свойства простых объектов могут быть определены на основе математического описания или экспериментально по кривым изменениям выходных величин объекта во времени при типовых возмущениях.

Свойства сложных объектов на практике часто заменяют объектами 1-го порядка с запаздыванием.

В зависимости от отношения времени запаздывания и постоянной времени объекта τ /Т₀ рекомендуют следующие типы регуляторов:

позиционное регулирование при τ /Т₀ < 0,2;

регулятор непрерывного действия при 0,2 < τ /Т₀ < 1,0;

многоконтурные системы регулирования при τ /Т₀ > 1,0.

При выборе типа регулятора учитывают:

1. Свойства химико-технологического объекта;

2. Максимальную величину возмущения;

3. Принятые для данного технологического процесса вид типового переходного процесса;

4. Допустимые значения показателей качества процесса регулирования (динамическая ошибка х_1доп.; статическая статистика х_ст.доп.; время регулирования t_рдоп.).

Выбор регулятора прежде осуществлялся в следующей последовательности. Сначала проверяли сможет ли простейший регулятор (И – регулятор) обеспечить заданное качество регулирования. Если нет, то последовательно переходили к более сложным регуляторам. Выбор заканчивали, когда найден регулятор, обеспечивающий заданное качество регулирования.

Затем находят параметры настройки этого регулятора. Компактность и многофункциональность современных микропроцессорных регулирующих контроллеров (Р-110, Р-130, КР-300 и др.), позволяют заменить до 16 и более традиционных аналоговых регуляторов, как правило, с настройкой на ПИД – закон регулирования.

Время регулирования t_p определяется из отношения t_p /τ, при котором в системе обеспечивается протекание заданного типового переходного процесса. это отношение определяется по специальным графикам t_p /τ=f (τ /Т₀).

определение параметров настройки регулятора [47]. Для устойчивых объектов по графикам в зависимости от τ /Т₀ (ось абсцисс) находят значения настроечных параметров К_р, Т_и, Т_Д (ось ординат).