4.2. Проектирование подсистемы автоматического регулирования

4.2.1. Основные положения

При выполнении курсовой работы одним из наиболее важных является раздел, посвящённый разработке локальной замкнутой подсистемы автоматического регули-рования (САР) одним из непрерывных технологических параметров.

Проектирование локальных замкнутых САР в курсовой работе делится на следующие этапы [4]:

1) выбор принципа регулирования (на основе анализа свойств объекта управления, возмущений и требований к точности) и неизменяемых элементов САР (датчика, исполнительного устройства);

2) определение математической модели всех неизменяемых элементов системы регулирования (объекта управления, датчика, исполнительного устройства);

3) выбор стандартного регулятора и расчёт параметров его настройки;

4) проверка показателей качества регулирования при выбранных параметрах настройки;

5) Обоснованный выбор технической реализации регулятора;

10

4.2.2. Выбор принципа регулирования и неизменяемых элементов локальной сар

В процессе проектирования локальных замкнутых САР выбирают структуру и параметры управляющего устройства, обеспечивающие требуемые качественные показатели и устойчивость системы.

В зависимости от вида возмущающего воздействия САР работает в статическом или динамическом режимах. Статический режим устанавливается в том случае, когда интервал времени t_в между двумя последовательными возмущениями намного больше времени переходного процесса в объекте t_п или при медленном изменении параметри-ческих возмущений, не вызывающих существенных динамических отклонений регулируемой величины.

Динамический режим устанавливается при соизмеримости t_в и t_п .

В зависимости от свойств объекта и возмущения при выборе принципа регулирования необходимо пользоваться следующими рекомендациями [4, 15, 33].

1. Если на объект управления действуют неинтенсивные возмущения (t_в >> t_п), то для управления объектом следует использовать системы управления статическими режимами работы.

2. Если на объект регулирования действуют интенсивные возмущения, объект управляем по выбранному входу, но сами возмущения не поддаются измерению, то для управления объектом можно использовать обыкновенные САР по отклонению /5, 13, 14/. Проектирование САР по отклонению заключается в выборе типового регулятора и расчёте его настроечных параметров для обеспечения заданных показателей качества и требований устойчивости.

3. Если требуемое качество не может быть достигнуто с помощью типовых регулято-ров, необходимо использовать более сложные, например, двухконтурные (каскадные) САР. Подобные системы часто именуются в литературе системами с подчинённым регулированием параметров. Их применение предполагает наличие у объекта управления промежуточных управляемых переменных. Использование каскадного регулирования особенно эффективно тогда, когда контуры существенно различаются по динамике (внутренний обладает значительно большим быстродействием). При выполнении этого условия возможна замена двухконтурной системы регулирования двумя одноконтурными

с оптимальными независимыми настройками регуляторов [16, 33].

4. Если объект управления обладает малой инерционностью и не требуется высокая точность стабилизации выходной переменной, то можно использовать релейную (двухпозиционную) САР. Выходная величина в такой системе совершает колебания относительно заданного значения [32, 53].

5. В практике автоматического регулирования находят применение и более сложные типы САР: САР по возмущению, комбинированные, экстремальные, самонаст-раивающиеся и др. [6, 14].

Вторым важным вопросом первого этапа проектирования локальной САР является выбор всех неизменяемых элементов данной системы.

Методики выбора конкретных элементов рассматривались в ранее изученных дисциплинах «Технические измерения и приборы», «Автоматизированный электропривод», «Технические средства автоматизации» и др.

Выбор датчика определяется главным образом физической природой контролируемой величины, диапазоном её изменения, допустимой погрешностью, влиянием параметров окружающей среды и т.д. [15, 40-42, 47-51].

Зарубежными ведущими фирмами, выпускающими датчики являются датчиков Omron,

11

Siemens, Pepperl+Fuchs, Scaime и др.[51, 52]. Техническая информация по датчикам, изготавливаемым отечественными предприятиями приведена в [40-42, 47-50].

При выборе измерительных преобразователей перемещений рабочих органов станков с ЧПУ рекомендуется использовать компьютерную информационно-справочную систему, разработанную на кафедре АПП.

Выбор исполнительного устройства определяется в первую очередь соответствием принципа действия и конструкции исполнительного устройства задаче автоматизации, а также мощностью, необходимой для воздействия на объект управления. Например, если выполняется перемещение управляющего органа, то при определении мощности испол-нительного двигателя необходимо учитывать не только момент сопротивления, но и составляющие зависящие от момента инерции нагрузки, максимальной скорости и максимального ускорения [12, 35].

Рекомендации по выбору и технические характеристики серийных элементов САР приведены в соответствующей справочной и периодической литературе [8, 15, 23, 36-38, 47-52].