Материал: Д6590 Данин ВБ Автоматизированные комплексы

Рассмотренные переходные характеристики соответствуют динамическим характеристикам типового интегрирующего звена [1].

Анализ требований к качеству регулирования

Для выбора оптимальных параметров настройки САР необходимо определить номинальное численное значение регулируемого параметра hnom, м соответствующее начальному равновесному состоянию объекта, от которого будет производиться отсчет отклонений всех переменных. Принимаем за такое значение среднее значение допустимого диапазона варьирования уровня в баке-дозаторе hnom = 0,5(hw – hl), м.

Значения hw, м и hl, м выбирают с учетом некоторой зоны ава-

рийной защиты, например, hw = hmax – 0,1hmax (от переполнения) и hl = = hmin + 0,1hmax (от полного опорожнения) бака.

Отклонения уровня жидкости в емкости дозатора при любых изменениях производственных ситуаций на предприятии устраняются САР. Уровень должен поддерживаться с минимальной статической ошибкой вблизи заданного значения hp = hnom, м.

Необходимо, не только минимизировать статическую ошибку (например, вводом интегральной составляющей в закон регулирования), но и ограничить амплитуду и продолжительность отклонения регулируемой величины h от номинала в переходном процессе, в динамике, например, настройкой регулятора на переходной процесс с минимальной интегральной ошибкой.

Оценить допустимую статическую и динамическую погрешность стабилизации уровня в баке можно исходя из допустимой по технологическим условиям погрешности дозировки δg2, например, δg2 = 0,02g2nom. Погрешность стабилизации уровня воды в баке, определяется разностью притока и оттока g = ·fb· h. Допустимую статическую погрешность стабилизации уровня можно оценить по формуле h = g/( ·fb).

При переходном процессе САР в виде затухающих положительных и отрицательных отклонений от уставки hp влияние динамических отклонений уровня на дозировку взаимно компенсируется. Поэтому допустимую величину кратковременного динамического заброса параметра (первая амплитуда колебаний A1 в переходном процессе) можно принять достаточно высокой, например, dh = 0,1hp и продолжительной, например, dτd = 80 с.

31

При работе дозатора может возникнуть необходимость измене-

ния уставки регулятору hp dhp = hnom, м, например, при переходе на другой дозируемый компонент. Такое вмешательство в работу САР

следует рассматривать как возмущение по каналу задания.

Анализ возмущающих воздействий

Основным возмущающим воздействием x является количество отбираемой из бака жидкости g2, кг/с. Данное возмущение может изменяться в широком диапазоне. Например, к дозировочному баку могут подключатся несколько потребителей, каждый из которых обеспечивает дозировку жидкости на свой агрегат. Включение и отклонение каждого агрегата определяется производственной ситуацией. Возможно также изменение настройки расхода через каждое дозирующее устройство при переходе на другой состав смеси, например, изменением проходного сечения дозатора fd.

Для установления диапазона варьирования количества отбираемой из бака жидкости определяют:

– диапазон варьирования потребления жидкости по каждому каналу:

g2min( ) < g2( ) < g2max( ),

где = 1…m, m – число дозирующих устройств подключенных к баку,

g2min( ), g2max( ), кг/с – минимальное и максимальное количество жидкости дозируемое -м дозатором.

– верхний предел варьирования суммарного возмущения:

φ1

–нижний предел варьирования суммарного возмущения:

g2min = g2min( ),

где g2min( ) – наименьшее потребление по одному включѐнному дозатору (остальные дозаторы отключены).

Для оптимизационных расчетов САР принимаем численное значение возмущающего воздействия на номинальном режиме в середине диапазона варьирования:

g2nom =0,5(g2max – g2min).

32

Анализ канала управления объектом

Компенсация изменения уровня h, м от воздействия возмущения g2, кг/с осуществляется изменением количества жидкости g1, кг/с подаваемой в бак из магистрали подачи gm. Для управления расходом g1 на объекте предусмотрен функциональный регулирующий клапан.

Команда управления закрытием клапана yp = 0…100 % (ХРО) обеспечивает изменение количества жидкости, поступающей в бак в

диапазоне g1 = g1max…0, кг/с, где g1max = gm расход из магистрали через клапан при полном его открытии (0 % ХРО). При выборе численного

значения g1max, необходимо анализировать режимы работы магистрали подачи дозируемой жидкости на вход клапана. В магистрали могут происходить изменения давления pm, например, за счет изменения уровня в емкости хранения, из которой жидкость поступает к регулирующему клапану. В этом случае, необходимо определить диапазоны

варьирования pmmin … pmmax и зависимость gmnom = km·pmnom.

Изменения диапазона pmmin … pmmax следует рассматривать как неуправляемое дополнительное возмущающее воздействие на объект.

Линейная зависимость расхода через клапан от величины его закрытия

g1 = gm(1 – 0,01yp).

В приращениях, изменение подачи жидкости в бак dg1 = kk·dyp,

где kk = g1/ yp = gm/100 – коэффициент передачи регулирующего клапана, (кг/с)/% ХРО.

На характеристики переходного процесса существенно влияет запаздывание z, при передаче команды управления yp[ ] сформированной САР каналу изменения подачи жидкости в бак-дозатор g1[ ].

Зависимость расхода через клапан от величины его закрытия с учѐтом запаздывания

g1[ ] = gm(1 – 0,01yp[ – z]).

Численное значение z может определяться, например, конструктивными характеристиками исполнительных устройств перемещения регулирующего клапана. Так, при выборе электродвигательного механизма постоянной скорости со временем полного хода от 0 до

33

100 % ХРО равном 200 с, при появлении команды yp =+10 % ХРО перемещение клапана в новое положение происходит за 20 с.

Для номинального статического режима работы объекта, принимаемого за начало отсчѐта всех отклонений, выбирают следующие настройки по каналу управления:

– величина закрытия клапана в первоначальном равновесном

режиме ypnom = 50 % ХРО;

– диапазон варьирования команды управления при работе регу-

лятора ypmin = 10 % ХРО, ypmax = 90 % ХРО;

– коэффициент передачи регулирующего клапана

kk = g1/ yp = gm/100 = 20/00 = 0,2, (кг/с)/% ХРО

– подача жидкости в бак-дозатор на номинальном режиме g1nom = g2nom = gm(1–0,01ypnom) = 0,5gm = 10, кг/с.

В табл. 3 дан пример оформления результатов параметрического анализа бака-дозатора с учетом изменения производственных ситуаций на объекте. Подача жидкости из магистрали к регулирующему клапану рассматривается как постоянная величина (pm = pmnom = const). Оборудование объекта обеспечивает при полностью открытом клапане (0 % ХРО) расход g1 = gm = 20 кг/с. Номинальный равновесный режим, с учѐтом линейной характеристики клапана, определяется значениями:

ypnom = 50 % ХРО, g1nom = g2nom = 10 кг / с.

34

35