Juhtkomplekti kaskaadiregulaator E8.4401, KROMSCHRODER. Kaskaadjuhtimine Kaskaadi temperatuuri reguleerimise süsteem
Loengul käsitletud teemad:
1. Mis on samaväärne objekt kaskaadi CAP-is.
2. Kaskaadsete AKV-de tõhususe selgitus.
3. ACP-de kaskaadi arvutamise meetodid.
4. ASR-i arvutamine tuletise lisaimpulsiga.
Kaskaadjuhtimissüsteemid on süsteemid, milles ühe kontrolleri väljundsignaal saadetakse viitena teisele. Objekti põhi- ja abiparameetrid edastatakse vastavalt sisendsignaalidena nendele regulaatoritele. Sel juhul on ainult põhikontrolleril sõltumatu viide. Abiregulaatori väljundsignaal antakse juhttoiminguna objektile. Tavaliselt paikneb põhijuhtimiskontuuri sees kinnine lisajuhtimisahel, mille moodustavad objekti kiire osa ja lisaregulaator. Joonisel 1.8.1 on kujutatud kaskaadjuhtimissüsteemi skeem. Kaskaadjuhtimissüsteemid pakuvad:
1) abijuhtimiskontuuri mõjutavate häirete kiire kompenseerimine, mille tulemusena need häired ei põhjusta põhiparameetri kõrvalekallet seatud väärtusest;
1 – pearegulaator; 2 – abiregulaator; 3, 4 - objekti kiire ja aeglase toimega osad
Joonis 1 - Kaskaadjuhtimise skeem
2) faasinihke oluline vähenemine objekti kiires osas abijuhtimiskontuuri moodustumise tõttu, mis suurendab põhikontuuri kiirust;
3) objekti kiirosa ülekandeteguri muutuste hüvitamine abijuhtimiskontuuri ülekandeteguri muutmise teel;
4) objekti nõutav varustamine aine või energiaga
Seega on soovitatav kasutada kaskaadjuhtimissüsteeme juhtudel, kui on vaja hoida kontrollitavat parameetrit antud väärtuse juures suure täpsusega, aga ka objekti väga suure viivitusega. Abijuhtimisahel võib olla näiteks suletud objekti integreeriva elemendi ümber, et ületada selle enda viivitus. Voolukiirust saab kasutada lisamuutujana, kuna selle parameetri juhtkontuuri kiiruse tõttu on peamise juhitava muutuja olulised kõrvalekalded ära hoitud.
Kaskaadi juhtimissüsteemi loomiseks on vaja esmalt tuvastada vastuvõetav vahemuutuja, mis mõnel juhul on üsna keeruline.
Kaskaadvoolu juhtimissüsteeme kasutatakse aine pidevaks söötmiseks objektisse või sealt välja. Tavaliselt toimub voolu reguleerimine ventiilile antava õhurõhu muutmisega mittelineaarse karakteristikuga. Kui sel juhul toimub parameetri vooluväärtuse mõõtmine muutuva diferentsiaalrõhu meetodil (mille puhul anduri väljundsignaal on mittelineaarselt sõltuv voolukiirusest), siis mõlemad mittelineaarsused tühistavad teineteist. välja.
Muutuva diferentsiaalrõhu meetodi kasutamine abiahelas soojusvahetuse või segamisprotsesside juhtimisel võib kaasa tuua lisaraskusi. Oletame, et objekti kontrollitav parameeter on voolu suhtes lineaarne. Pearegulaatori väljund on võrdeline diferentsiaalrõhuga, mis varieerub otseselt proportsionaalselt voolu ruuduga. Seetõttu varieerub ahela võimendus pöördvõrdeliselt voolukiirusega. Kuid paljusid protsesse tuleb käivitamisel kontrollida; lisaks on sageli vaja hoida rajatises pikka aega madalaid voolukiirusi, mis on üsna keeruline. Kui pearegulaatorit ei lülitata käsitsi juhtimisele, tekivad reguleerimisahelas nullvoolukiiruse lähedal summutamata võnkumised. Selle vältimiseks on soovitatav lisada vooluhulga mõõteliini ruutjuure eraldamise seade, et abiahelat lineariseerida.
Voolu reguleerimisahela võnkeperiood on tavaliselt mõni sekund. Seetõttu ei kasutata soojusülekande või segamisprotsesside reguleerimisel kaskaadskeemides voolukiirust peamise parameetrina.
Keevate vedelike või kondenseerivate aurude taseme reguleerimisel kasutatakse voolu korrigeerimisega kaskaadjuhtimissüsteeme. Sellistes süsteemides on põhiahela loomulik võnkeperiood pikem kui voolu reguleerimise kontuuri võnkeperiood.
Kaskaadi temperatuuri reguleerimise süsteeme kasutatakse üsna laialdaselt. Keemiliste reaktsioonide läbiviimisel saadetakse kõrge kvaliteedikontrolli saavutamiseks reaktori temperatuuriregulaatori väljundsignaal tavaliselt jahutusvedeliku temperatuuri regulaatori seadistuskambrisse, st kasutatakse reaktori temperatuurist lähtuvat kaskaadset jahutusvedeliku temperatuuri reguleerimise skeemi. Soojusülekande intensiivsus sõltub reagentide ja külmutusagensi temperatuuride erinevusest, mistõttu külmutusagensi temperatuuri hetkeväärtus mõjutab protsessi.
Juhtsüsteemi tööd mõjutavad lisajuhtimisahela mittelineaarsused ja faasinihked. Kuna sellises süsteemis ei ületa lisatemperatuuri regulaatori proportsionaalne riba tavaliselt 25%, võib selle kontrolleri astaatilise komponendi tegevuse tähelepanuta jätta.
Külmutusagensi temperatuuri kerge ületamine ei avalda süsteemi toimimisele suurt mõju, kuna astaatiline komponent toimib alati põhiahelas. Astaatilise komponendi olemasolu abiahelas vähendaks ainult mõnevõrra temperatuuri muutumise kiirust. Jahutusvedeliku temperatuuri reguleerimisel perioodilises reaktoris astaatilist komponenti ei kasutata. Tavaliselt on kaskaadjuhtimissüsteemide projekteerimisel peamiseks ülesandeks määrata põhi- ja abitemperatuuri reguleerimiskontuuride loomulike võnkumiste perioodide suhe. Kui mõlemas vooluringis kasutatakse sama mõõtmismeetodit, on ahelate naturaalperioodide suhe lineaarne ja seetõttu on põhiahela võimendus konstantne.
ACP kaskaadi arvutamine hõlmab põhi- ja abikontrollerite seadete määramist objekti antud dünaamiliste omaduste jaoks põhi- ja abikanalite jaoks. Kuna põhi- ja lisaregulaatorite seadistused on üksteisest sõltuvad, arvutatakse need iteratsioonimeetodil.
Igas iteratsioonietapis arvutatakse välja vähendatud üheahelaline ACP, milles üks kontrolleritest viitab tingimuslikult samaväärsele objektile.
Põhikontrolleri samaväärne objekt on suletud abiahela ja peamise juhtimiskanali jadaühendus.
W E (p) \u003d [- R 1 (p) / 1 - W (p) * R 1 (p) ] * W (p), (1)
kus R 1 (p) on lisakontrolleri ülekandefunktsioon,
W(p) \u003d W 1 (p) * W 2 (p) - objekti ülekandefunktsioon
Lisaregulaatori samaväärne üksus on abikanali ja peamise avatud ahela paralleelühendus.
W E 1 (p) \u003d W 1 (p) - W (p) * R (p), (2)
kus R (p) on peakontrolleri ülekandefunktsioon
Sõltuvalt esimesest iteratsioonietapist on ACP-de kaskaadi arvutamiseks kaks meetodit.
1. meetod. Arvutamine algab pearegulaatorist. Meetodit kasutatakse juhtudel, kui abikanali inerts on palju väiksem kui põhikanalil. Esimeses etapis eeldatakse, et põhiahela töösagedus on palju väiksem kui abiahela töösagedus. Ja siis:
W E (p) \u003d W 2 (p). (3)
Teises etapis arvutatakse samaväärse objekti lisakontrolleri seadistused.
Ligikaudsete arvutuste puhul piirduvad need kahe esimese etapiga. Täpsete arvutuste tegemiseks jätkatakse neid seni, kuni kahes järjestikuses iteratsioonis leitud kontrolleri sätted ühtivad määratud täpsusega.
2. meetod. Arvutamine algab abiregulaatoriga. Esimene samm eeldab, et väline regulaator on keelatud. Seega leitakse esimeses lähenduses lisakontrolleri sätted üheahelalisest ACP-st abijuhtkanali jaoks avaldisest:
W E 1 (p) \u003d W 1 (p). (4)
Teises etapis arvutatakse peakontrolleri seadistused samaväärse seadme ülekandefunktsiooni järgi. Lisakontrolleri sätete täpsustamiseks tehakse arvutus vastavalt edastusfunktsioonile. Arvutused tehakse seni, kuni kahe järjestikuse iteratsiooni käigus leitud lisakontrolleri sätted ei vasta määratud täpsusele.
ACP koos lisaimpulsiga tuletisele vahepunktist .
Selliseid süsteeme kasutatakse tavaliselt selliste objektide automatiseerimisel, mille puhul juhitav tehnoloogiline parameeter (näiteks temperatuur või koostis) on jaotatud piki ruumilist koordinaati (nagu kolonni- või torutüüpi seadmetes). Selliste objektide eripära on see, et peamiseks reguleeritavaks koordinaadiks on seadme väljalaskeava tehnoloogiline parameeter, häired jaotuvad piki aparaadi pikkust ja selle sisendile rakendatakse juhtimistoimingut. Samal ajal ei taga üheahelalised suletud ACP-d juhtkanali suure inertsi tõttu siirdeprotsesside nõuetekohast kvaliteeti.
Täiendava impulsi andmine kontrolleri sisendile aparaadi vahepunktist annab juhtsignaali ja kontroller pannakse tööle enne, kui väljundkoordinaat seatud väärtusest kõrvale kaldub.
Staatilise veata reguleerimise tagamiseks on vajalik, et lisaimpulss kaoks püsiseisundi tingimustes. Selleks juhitakse abikoordinaat läbi reaalse diferentseeriva lüli, nii et kontrolleri sisendsignaal võrdub e=y+y’ 1 –y 0 (joonis 1.9.1a). Püsiseisundis, kui y' 1 = 0, siis e = 0 juures y = y 0 .
a – originaalskeem; b - teisendatakse ASR-i kaskaadskeemiks
Joonis 2 - ASR-i struktuuriskeemid koos lisaimpulsiga vahepunktist tuletisele
Lisaimpulsi sisseviimise efektiivsus sõltub selle valiku punktist. Viimase valiku määravad igal konkreetsel juhul objekti dünaamilised omadused ja selle töötingimused. Seega on y 1 mõõtmine seadme alguses samaväärne juhtimiskanali kaudu tuleva häire lisaimpulsiga. Sel juhul mängib eristav seade dünaamilise häirete kompensaatori rolli. Y 1 mõõtmine objekti väljundis (y 1 =y) on samaväärne põhikoordinaadi tuletise sisestamisega. Iga objekti jaoks saab valida lisaimpulsi proovivõtuks optimaalse koha, mille juures on reguleerimise kvaliteet parim.
Selliste juhtimissüsteemide arvutamine sarnaneb ASR-i kaskaadi arvutamisega pärast asjakohaseid teisendusi. Antud joonisel 2b kujutatud kaskaad-ASR-is täidab välise regulaatori rolli ühendus ülekandefunktsiooniga R d -1 (p) ja sisemist järjestikku ühendatud regulaatorit ja diferentsiaatorit, nii et Eespool nimetatud regulaatorite ülekandefunktsioonid on vastavalt võrdsed.
Pumba- ja jõuseadmete tõhusa töötamise küsimused on viimastel aastatel muutunud üha aktuaalsemaks seoses elektrienergia tariifide tõusuga, mille maksumus üldises kulustruktuuris võib olla väga märkimisväärne.
Veevarustus ja kanalisatsioon on tööstusharud, kus kasutatakse intensiivselt pumpamisseadmeid, pumpade tarbitava elektrienergia osakaal on üle 50% kogu energiatarbimisest. Seetõttu seisneb veevarustusorganisatsioonide elektrikulude vähendamise küsimus ennekõike pumpamisseadmete tõhusas kasutamises.
Keskmiselt on pumbajaamade kasutegur 10-40%. Vaatamata sellele, et enamkasutatavate pumpade kasutegur jääb K- ja KM-pumpade puhul vahemikku 60% ja D-tüüpi pumpade puhul üle 75%.
Pumbaseadmete ebatõhusa kasutamise peamised põhjused on järgmised:
Pumpade suuruse muutmine, s.o. pumpade paigaldamine, mille voolu- ja rõhuparameetrid on suuremad, kui on vaja pumpamissüsteemi töö tagamiseks;
Pumba töörežiimi reguleerimine ventiilide abil.
Peamised põhjused, mis põhjustavad pumpade ülemõõtmist, on järgmised:
Projekteerimisetapis paigaldatakse pumpamisseadmed varuga ettenägematute tippkoormuste korral või võttes arvesse mikrorajooni, tootmise vms perspektiivset arengut. Ei ole haruldane, et selline ohutustegur ulatub 50% -ni;
Võrgu parameetrite muutmine - ehitusaegsed kõrvalekalded, torude korrosioon töö ajal, torustiku osade vahetamine remondi ajal jne;
Rahvastiku kasvust või vähenemisest tingitud veetarbimise muutused, tööstusettevõtete arvu muutused jne.
Kõik need tegurid viivad selleni, et pumbajaamadesse paigaldatud pumpade parameetrid ei vasta süsteemi nõuetele. Pumbajaama nõutavate parameetrite tagamiseks voolu, süsteemi rõhu osas kasutavad käitavad organisatsioonid voolu reguleerimist ventiilide abil, mis toob kaasa olulise energiatarbimise suurenemise nii pumba töö tõttu madala efektiivsusega tsoonis. ja drosselimise ajal tekkivate kadude tõttu.
Pumbaseadmete energiatarbimise vähendamise meetodid
Optimaalne energiatarbimine mõjutab oluliselt pumba elutsüklit. Konkurentsivõime tasuvusuuringu arvutamine toimub Lääne spetsialiseeritud institutsioonide poolt välja töötatud olelusringi kulu metoodika järgi.
Tabelis nr 1 käsitletakse peamisi meetodeid, mis USA Hüdraulika Instituudi ja Euroopa Pumpade Tootjate Assotsiatsiooni andmetel vähendavad pumba energiatarbimist, ja annab ülevaate võimalikust säästust.
Tabel number 1. Energiatarbimise ja nende potentsiaalse suuruse vähendamise meetmed.
| Meetodid energiatarbimise vähendamiseks pumpamissüsteemides | Võimsuse vähendamise suurus |
| Voolu reguleerimisventiili asendamine | |
| Kiiruse vähendamine | |
| Kaskaadjuhtimine paralleelselt paigaldatud pumpadega | |
| Tööratta lõikamine, tiiviku vahetamine | |
| Elektrimootorite asendamine tõhusamate vastu | |
| Pumpade asendamine tõhusamate vastu |
Peamine energiasäästu potentsiaal seisneb pumba vooluhulga reguleerimise asendamises ventiiliga sagedus või kaskaadjuhtimine, st. süsteemide rakendamine, mis on võimelised kohandama pumba parameetreid süsteemi nõuetele. Ühe või teise reguleerimismeetodi kasutamise üle otsustamisel tuleb arvestada, et kõiki neid meetodeid tuleks ka rakendada, alustades selle süsteemi parameetritest, millel pump töötab.
Riis. Kolme paralleelselt paigaldatud pumba töörežiimi kaskaadjuhtimine, kui töötatakse valdavalt staatilise komponendiga võrgus.
Suure staatilise komponendiga süsteemides kasutatakse kaskaadjuhtimist, s.o. vajaliku arvu pumpade ühendamine ja lahtiühendamine võimaldab juhtida pumpade tööd suure kasuteguriga.
Kaskaadsüsteeme kasutatakse suure inertsiga objektide automatiseerimiseks piki juhtimiskanalit, kui on võimalik valida kõige ohtlikumate häirete suhtes vähem inertsiaalne vahekoordinaat ja kasutada selle jaoks sama juhtimistoimingut, mis põhiväljundi puhul. objektist.
Sel juhul sisaldab juhtimissüsteem (joonis 19) kahte regulaatorit - peamist (välist) regulaatorit R, mille eesmärk on stabiliseerida objekti põhiväljundit y, ja abi (sisemine) regulaator R 1, mis on mõeldud abikoordinaadi reguleerimiseks juures 1 .Abikontrolleri viide on põhikontrolleri väljundsignaal.
Reguleerivate seaduste valiku määrab reguleerijate eesmärk:
Peamise väljundkoordinaadi hoidmiseks etteantud väärtusel ilma staatilise veata peab põhikontrolleri regulatsiooniseadus sisaldama integraalset komponenti;
Kiirust nõutakse lisaregulaatorilt, nii et sellel võib olla mis tahes juhtimisseadus.
Üheahelaliste ja kaskaad-ACP-de võrdlus näitab, et kaskaad-ACP sisemise ahela suurema kiiruse tõttu tõuseb siirdeprotsessi kvaliteet, eriti kui kompenseerida juhtkanali kaudu tulevaid häireid. Kui vastavalt protsessi tingimusele seatakse lisamuutujale piirang (näiteks temperatuur ei tohi ületada piirväärtust või voolusuhe peab jääma teatud piiridesse), siis tuleb peakontrolleri väljundsignaal, mis on lisaregulaatori viide on samuti piiratud. Selleks paigaldatakse regulaatorite vahele seade, millel on küllastusega võimenduslüli omadused.
Riis. 19. ACP kaskaadi struktuuriskeem:
W, W 1 - põhi-y ja abikanalid juures 1 reguleeritav objekt; R, R 1 - põhi- ja abiregulaatorid; х Р, х Р1 – reguleerivate asutuste regulatiivsed tegevused R ja Rüks ; ε, ε 1 - kontrollitavate muutujate praeguse ja seatud väärtuste vahelise mittevastavuse suurus juures ja juures 1 ; juures 0 - põhiregulaatori seadistus R
Soojustehnoloogia rajatiste kaskaadi ASR-i näited. Joonisel fig. 20 on näide kaskaadsüsteemist vedeliku temperatuuri stabiliseerimiseks soojusvaheti väljalaskeava juures, milles kütteauru voolu ACP on abikontuuriks. Kui aururõhk on häiritud, muudab regulaator 1 juhtklapi avanemisastet selliselt, et säiliks etteantud voolukiirus. Kui seadme soojusbilanss on häiritud (põhjustatud näiteks sisselasketemperatuuri või vedeliku voolukiiruse muutusest, auru entalpiast, soojuskadudest keskkonda), mis põhjustab väljalasketemperatuuri kõrvalekalde seatud väärtusest, temperatuuriregulaator 2 korrigeerib auruvoolu regulaatori 1 seadeväärtust.
Soojustehnika protsessides on põhi- ja abikoordinaadid sageli sama füüsilise olemusega ja iseloomustavad sama protsessiparameetri väärtusi süsteemi erinevates punktides (joonis 21).
Joonis 20. Kaskaadtemperatuuri reguleerimissüsteem (pos. 2) koos auruvoolu regulaatori (pos. 1) sättepunkti korrigeerimisega
Riis. 21. Kaskaadi ASR-i ehitusskeem koos abikoordinaadi mõõtmisega vahepunktis
Joonisel fig. 22 on kujutatud tehnoloogilise skeemi fragment, mis sisaldab reaktsioonisegu 2 ja reaktori 1 kuumuti ning temperatuuri stabiliseerimissüsteemi reaktoris.
Auruvoolu reguleerimise toiming juhitakse soojusvaheti sisselaskeavasse. Juhtkanal, mis sisaldab kahte seadet ja torujuhtmeid, on keeruline dünaamiline süsteem, millel on suur inerts. Objekti mõjutavad mitmed süsteemi erinevatesse punktidesse saabuvad häired: aururõhk ja entalpia, reaktsioonisegu temperatuur ja voolukiirus, soojuskaod reaktoris jne. Juhtsüsteemi kiiruse suurendamiseks kaskaad Kasutatakse ACP-d, mille peamiseks juhitavaks muutujaks on temperatuur reaktoris ning lisaväärtuseks valiti soojusvaheti ja reaktori vahelise segu temperatuur.
Riis. Joonis 22. Kaskaadtemperatuuri reguleerimissüsteem (element 4) reaktoris (element 1) koos seadistatud temperatuuriregulaatori (element 3) korrigeerimisega soojusvaheti väljalaskeava juures (element 2)
ASR-i kaskaadi arvutamine. ACP kaskaadi arvutamine hõlmab põhi- ja abikontrollerite seadete määramist objekti antud dünaamiliste omaduste jaoks põhi- ja abikanalite jaoks. Kuna põhi- ja lisaregulaatorite seadistused on üksteisest sõltuvad, arvutatakse need iteratsioonimeetodil.
Igas iteratsioonietapis arvutatakse välja vähendatud üheahelaline ACP, milles üks kontrolleritest viitab tingimuslikult samaväärsele objektile. Nagu on näha joonisel fig. 23 on põhiregulaatori (joonis 23, a) samaväärne objekt suletud abiahela ja peamise juhtimiskanali jadaühendus; selle ülekandefunktsioon on
(93)
Riis. Joonis 23. Samaväärse üheahelalise juhtimissüsteemi ehitusskeemid koos põhi- (a) ja lisaregulaatoriga (b): ülaosas - samaväärne üheahelaline skeem; allpool - kaskaadi ACP muundamine üheahelaliseks
Lisaregulaatori 2 (joonis 23) samaväärne objekt on lisakanali ja põhiava avaahela paralleelühendus. Selle ülekandefunktsioon on:
(p)=W 1 (p) – W(p)R(p).(94)
Arvutamine algab pearegulaatorist. Meetodit kasutatakse juhtudel, kui abikanali inerts on palju väiksem kui põhikanalil. Esimeses etapis eeldatakse, et põhiahela töösagedus ( ω p) on palju väiksem kui abiseade ( ω р1) ja ω=ω p
. (95)
. (96)
Seega, esimese ligikaudselt, seaded S0 põhikontrollerist 1 ei sõltu R 1 (p) ja asuvad aadressil W e °(p).
Teises etapis arvutatakse ülekandefunktsiooniga samaväärse objekti (1) jaoks lisakontrolleri seadistused W 1 e (p), millega need asendatakse R(p,S°).
Kombineeritud AKV-d
Kombineeritud ACP-sid kasutatakse selliste objektide automatiseerimiseks, mis on allutatud olulistele kontrollitud häiretele. Neid nimetatakse kombineeritud süsteemideks, kuna nende ehitamisel kasutatakse kahte juhtimispõhimõtet: "hälbega" (Polzunovi põhimõte) ja "häirimisega" (Poncelet' põhimõte). Polzunovi põhimõttel ehitatud süsteemid on negatiivse tagasisidega ja töötavad suletud ahelas. Häiresüsteemidel (Poncelet) puudub tagasiside ja need töötavad avatud ahelas.
Kombineeritud ACP-de loomiseks joonisel fig. 24 ja 25. Nagu nendest plokkskeemidest näha, on mõlemal süsteemil ühised tunnused: kahe kanali olemasolu, mis mõjutavad objekti väljundkoordinaadi, ja kahe juhtimisahela kasutamine - suletud (läbi kontrolleri 1 ) ja avatud (läbi kompensaatori 2 ). Ainus erinevus seisneb selles, et teisel juhul ei lähe kompensaatorist tulev korrigeeriv impulss mitte objekti, vaid kontrolleri sisendisse.
Riis. Joonis 24. Kombineeritud ASR-i struktuuriskeemid, kui kompensaatori väljund on ühendatud objekti sisendiga: a - originaalahel; b – teisendatud skeem; 1 – regulaator; 2 - kompensaator
Riis. Joon. 25. Kombineeritud ASR-i struktuuriskeemid, kui kompensaatori väljund on ühendatud regulaatori sisendiga: a - originaalahel; b – teisendatud skeem; 1 - regulaator; 2 - kompensaator
Korrigeeriva impulsi kasutuselevõtt kõige tugevama häire korral võib dünaamilise juhtimisviga oluliselt vähendada, eeldusel, et selle efekti muutumise seaduse moodustav dünaamiline seade on õigesti valitud ja arvutatud.
Selliste süsteemide arvutamise aluseks on muutumatuse põhimõte: süsteemi väljundkoordinaadi kõrvalekalle etteantud väärtusest peab olema identselt võrdne nulliga mis tahes seadistuste või häirivate mõjude korral.
Invariantsuse põhimõtte täitmiseks on vaja kahte tingimust: kõigi häirivate mõjude ideaalne kompenseerimine ja võrdlussignaali ideaalne taasesitus. On ilmne, et reaalsetes juhtimissüsteemides on absoluutse invariantsi saavutamine praktiliselt võimatu. Tavaliselt piirdub osaline muutumatus kõige ohtlikumate häirete suhtes. Vaatleme avatud ahela ja kombineeritud juhtimissüsteemide muutumatuse tingimust ühe häiriva tegevuse suhtes.
Invariantsuse tingimus avatud ahela ja kombineeritud ASR-i jaoks. Vaatleme avatud süsteemi invariantsi tingimust (joonis 26): y(t)= 0.
Riis. 26. Avatud ACP struktuuriskeem
Laplace’i järgi piltide juurde pöördumine X V (p) ja jah(p) signaalid x V (t) ja y(t), kirjutame selle tingimuse ümber, võttes arvesse objekti ülekandefunktsioone piki häiringukanaleid WB(p) ja reguleerimine W P (p) ja kompensaator RK(p):
Y (p) \u003d X B (p) 0. (97)
Häiringute korral[ 
] muutumatustingimus (97) on täidetud, kui
W B (p) + R k (p) W P (p) = 0,(98)
R k () \u003d -W B () / W P ().(99)
Seega, et tagada juhtimissüsteemi muutumatus igasuguste häirete suhtes, on vaja paigaldada dünaamiline kompensaator, mille ülekandefunktsioon on võrdne objekti ülekandefunktsioonide suhtega piki häire- ja juhtimiskanaleid, võttes arvesse. vastupidise märgiga.
Tuletame kombineeritud ACP-de invariantsuse tingimused. Juhul, kui kompensaatori signaal suunatakse objekti sisendisse (vt joonis 24, a), teisendatakse kombineeritud ACP plokkskeem avatud süsteemi ja suletud ahela jadaühenduseks (vt joonis fig. 24, b), mille ülekandefunktsioonid on vastavalt võrdsed:
.
Sel juhul kirjutatakse muutumatustingimus (97) järgmiselt:
Kui X B (p) 0 ja W AP(p) peab olema täidetud järgmine tingimus:
need. invariantsuse tingimus.
Kombineeritud juhtimissüsteemi kasutamisel (vt joon. 25, a) viib invariantsuse tingimuste tuletamine seosteni ( vt joonis 25, b):
(101)
Kui X B (p) 0 ja W AP (p) , siis peab olema täidetud järgmine tingimus:
R kuni (p) \u003d -W B (p) /.(103)
Seega, kui ühendate kompensaatori väljundi kontrolleri sisendiga, sõltub invariantsi tingimusest saadud kompensaatori ülekandefunktsioon mitte ainult objekti, vaid ka kontrolleri omadustest.
Invariantsete ACP-de füüsilise realiseeritavuse tingimused.Üks peamisi probleeme, mis muutumatute juhtimissüsteemide ehitamisel esile kerkib, on nende füüsiline teostatavus, s.o. tingimustele (99) või (103) vastava kompensaatori realiseeritavus.
Erinevalt tavalistest tööstuslikest kontrolleritest, mille struktuur on antud ja mida on vaja ainult nende seadistuste arvutamiseks, on dünaamilise kompensaatori struktuur täielikult määratud objekti dünaamiliste omaduste suhtega häirimis- ja reguleerimiskanalite kaudu ning seda saab määrata. väga keeruline ja nende omaduste ebasoodsa suhtega füüsiliselt teostamatu.
"Ideaalsed" kompensaatorid on füüsiliselt teostamatud kahel juhul:
Kui juhtkanali viivitusaeg on suurem kui häirekanalil. Sel juhul peaks ideaalne kompensaator sisaldama juhtlinki, kuna kui:
(104)
, (105)
siis, võttes arvesse (99):
(106)
Kui kompensaatori ülekandefunktsioonis on polünoomi aste lugejas suurem kui nimetaja polünoomi aste. Sel juhul peab kompensaator sisaldama ideaalseid eristavaid lülisid. Selline tulemus saadakse häirete ja reguleerimise kanaleid kirjeldavate diferentsiaalvõrrandite järjekordade teatud suhtega. Lase
W B (p) \u003d B in (P) / ja Wp (p) \u003d B p (P) /,(107)
kus B in (P), A B (p), B P (p), A P (p)- kraadipolünoomid t B, n B, m P ja n lk vastavalt.
m K = m B + n p ; n kuni \u003d n in + m p.
Seega on muutumatu ACP füüsilise realiseeritavuse tingimuseks, et on täidetud järgmised seosed:
τ in ≥ τ r ja m B + n p ≤ n in + m r.(108)
Näide. Mõelge temperatuuri reguleerimissüsteemile segatavas keemilises reaktoris, milles toimub eksotermiline reaktsioon (joonis 27).
Riis. 27. Segistiga keemilise reaktori skemaatiline diagramm: 1 - temperatuurimõõtur; 2 - juhtventiil; 3 - voolumõõtur
Olgu peamine häiringukanal - "reaktsioonisegu voolukiirus - temperatuur reaktoris" - ligikaudne kahe esimest järku perioodilise lüliga ja juhtkanali - "jahutusvedeliku voolukiirus - temperatuur reaktoris" - kolme aperioodilise lüliga esimesest järjekorrast:
, (109)
, (110)
kus T 1 , T 2 , T 3 - reaktori, termomeetri ja jahutussärgi peamiste soojusvõimsuste suurimad ajakonstandid.
Avaldisele (99) vastava muutumatu juhtimissüsteemi loomiseks on vaja kasutusele võtta ülekandefunktsiooniga kompensaator:
, (111)
mis on füüsiliselt teostamatu, kuna sel juhul rikutakse tingimust ja kompensaator peab sisaldama ideaalset eristavat lüli.
Harjutus
Vastavalt näitele töötage välja destilleerimistehase juhtimissüsteem. Arvutama, 
, .
Esialgsed andmed.
1. Destilleerimistehase skeem (joon. 28). Tehas koosneb destilleerimiskolonnist TO, soojusvaheti algsegu soojendamiseks T-1, boiler T-2, kondensaator T-3 ja tagasivoolupaak E.
Kolonn eraldab binaarse segu. Eraldatavate komponentide keemistemperatuurid erinevad oluliselt, mille tulemusena on kolonnis vähe plaate ja väike kõrgus. Viivitused ja inerts häirivate ja juhtimistoimingute edastuskanalites on suhteliselt väikesed. Protsessi peamiste kontrollitavate (reguleeritavate) koguste – destillaadi ja põhjatoote koostiste (temperatuuride) vahel on tugevad sisemised ristsidemed.
Destillatsioonikolonni ülaosast väljuv auruvoog sisaldab komponente, mis ei kondenseeru T-3 soojusvaheti töötingimustes inertgaasideks. Need juhitakse niisutuspaagist väljapuhumisse (kütusevõrku).
Paigalduse töörežiimis esinevad suured ja sagedased häired: vooluga F ja koostis X F toored materjalid; T-I soojusvahetisse ja boilerisse T-2 tarnitava kütteaine rõhu (voolukiiruse) järgi; T-3 kondensaatorisse tarnitava külmutusagensi rõhu (voolukiiruse) järgi.
Rektifitseerimisprotsessi "võtme" juhtseadised on kolonni tagasijooksu liinil olevad regulaatorid TO ja torud T-2 boileri kütteaine tarnimiseks.
Riis. 28. Destilleerimistehase skeem
2. Määratakse objekti dünaamilised parameetrid: (ajakonstandid T; viivitused τ; ülekandearv TO o) kanalite kaupa:
a. "regulaatori asendi muutus P01 - tooraine tarbimine F» (X R 1 F);
b. "reguleerimisorgani asendi muutmine P02 - kütteaine tarbimine Füks" (X R 2 F 1 );
b*. "regulatiivorgani asendi muutus P02 - tooraine temperatuur θ F pärast T-1" (X R 2 θ F);
v. "muutus reguleeriva asutuse asendis P03 - destillaadi koostis X D» (X R 3 XD);
d. "regulatiivorgani asendi muutus P04 - rõhk R veerus" (X R 4 P);
e. "Reguleeriva asutuse asendi muutmine P05 – tase veeru kuubis" (X R 5 L);
e. „P02 regulaatori ümberpaigutamine * - tooraine temperatuur θ F pärast T-1" (X R 2* θ F);
hästi. "regulaatori P04 asendi muutus * - surve P veerus" (X R 4* R);
h. "Regulaatori P06 asendi muutmine - temperatuur kolonni põhjas" (X R 6 θ TO);
h * . "regulaatori PO6 asendi muutmine - temperatuur θ B veeru ülaosas" (X R 6 θ B);
ja. "regulatiivorgani asukoha muutmine ROZ - temperatuur θ B veeru ülaosas (X P3 θ B);
ja * . "regulatiivorgani asendi muutus ROZ - temperatuur θ TO veeru alumine" (X R 3 θ TO).
3. Objektile mõjuvate häirete väärtused on antud, väljendatuna protsendina reguleeriva keha löögist:
a) kanal X R 1 F(vastavalt tooraine tarbimisele F);
b) kanalid X R 2 F 1, X P2 θ F(vastavalt kütteaine rõhule P 1 ja selle soojussisaldus q 1);
c) kanal X R 3 XD(vastavalt tooraine koostisele X F);
d) kanal X P4 P(surve tõttu R 2 kondensaatorisse T-3 tarnitud külmutusagensit);
e) kanal X R 5 L(soojussisalduse järgi q 2 kütteainet, mis on varustatud boileriga T-2).
4. Seatakse nõuded reguleerimisprotsessi kvaliteedile (dünaamiline viga X max, kontrollaeg tP, siirdeprotsesside sumbumise aste ψ , staatiline juhtimisviga X cm).
Ülesande punkti 2 (lk a - e), lk 3 ja lk 4 lähteandmed on toodud tabelis. 9, a vastavalt punktidele 2 (f, g, h, i) - tabelis. 10 algandmeid.
Tabel 9. Objekti dünaamilised parameetrid ja nõuded reguleerimisprotsessi kvaliteedile
| Dünaamilised valikud | dimensioon | Valikud | ||||||||||||
| ΔX P1 → ΔF ΔX P2 → Δθ F ΔX P2 → ΔG n ΔX P3 → ΔX D ΔX Р4 → ΔP ΔX P5 → ΔL | T | Koos min Koos min min min | 8,0 6,2 6,0 4,8 3,6 3,6 | 8,4 6,5 7,0 5,0 4,0 4,0 | 9,0 6,6 6,5 4,6 3,8 2,8 | 5,9 8,5 4,5 3,0 4,5 | 9,4 5,8 12,0 4,9 4,2 4,2 | 9,6 6,8 10,0 8,0 4,5 3,0 | 10,4 6,3 7,1 4,7 3,0 3,7 | 8,2 6,1 6,4 4,4 3,5 4,8 | 9,8 5,9 7,2 5,1 4,3 5,0 | 12,0 5,5 8,0 5,0 2,7 3,4 | 10,5 5,4 8,4 4,7 3,1 4,6 | 11,6 5,3 8,8 5,2 4,4 4,4 |
| ΔX P1 → ΔF ΔX P2 → Δθ F ΔX P2 → ΔG n ΔX P3 → ΔX D ΔX Р4 → ΔP ΔX P5 → ΔL | K OB | juhtplokk% löök r. O. | 3,9 0,40 0,80 0,01 0,01 16,0 | 4,0 0,48 0,60 0,012 0,10 32,0 | 3,8 0,44 0,70 0,011 0,07 20,0 | 3,9 0,40 0,80 0,01 0,08 30,0 | 4,2 0,43 0,85 0,012 0,07 30,0 | 4,1 0,50 0,82 0,01 0,10 50,0 | 4,3 0,58 0,80 0,012 0,08 27,0 | 3,9 0,42 0,78 0,014 0,047 23,4 | 4,4 0,50 0,81 0,01 0,05 29,2 | 4,1 0,47 0,78 0,011 0,05 18,0 | 3,7 0,60 0,83 0,014 0,08 24,0 | 4,05 0,48 0,80 0,012 0,075 35,0 |
| ΔX P1 → ΔF ΔX P2 → Δθ F ΔX P2 → ΔG n ΔX P3 → ΔX D ΔX Р4 → ΔP ΔX P5 → ΔL | τ | Koos min Koos min min min | 2,0 4,6 1,5 2,9 1,9 1,8 | 2,1 4,8 2,0 3,0 1,8 2,2 | 2,3 4,9 1,8 2,8 1,5 1,3 | 2,5 4,3 2,3 2,7 1,8 2,4 | 2,4 4,2 3,0 2,9 1,9 2,6 | 2,5 5,0 2,5 3,1 2,0 1,2 | 2,6 4,7 2,0 2,8 2,7 1,6 | 2,1 4,5 1,9 2,6 2,1 2,5 | 2,5 4,4 2,1 3,0 2,0 2,7 | 3,2 4,1 2,2 3,1 1,9 2,0 | 2,6 4,0 2,1 2,8 2,5 2,8 | 3,0 3,9 2,2 3,0 2,0 2,3 |
| ΔX P1 → ΔF ΔX P2 → Δθ F ΔX P2 → ΔG n ΔX P3 → ΔX D ΔX Р4 → ΔP ΔX P5 → ΔL | x V | % löök r. O. | ||||||||||||
| ΔX P1 → ΔF ΔX P2 → Δθ F ΔX P2 → ΔG n ΔX P3 → ΔX D ΔX Р4 → ΔP ΔX P5 → ΔL | X max | m 3 / h 0 С m 3 / h m aktsia kgf / cm2 mm | 5,0 8,0 0,05 0,8 | 6,0 6,0 0,06 0,7 | 5,5 7,0 0,055 0,6 | 6,0 7,8 0,05 0,75 | 5,6 8,2 0,06 0,5 | 5,2 7,9 0,05 0,9 | 6,1 8,3 0,06 1,0 | 5,4 8,0 0,07 0,85 | 5,3 8,1 0,05 0,50 | 5,7 8,4 0,055 0,80 | 6,2 7,9 0,07 0,94 | 6,0 7,6 0,06 0,65 |
| ΔX P1 → ΔF ΔX P2 → Δθ F ΔX P2 → ΔG n ΔX P3 → ΔX D ΔX Р4 → ΔP ΔX P5 → ΔL | tP | Koos min Koos min min min | ||||||||||||
| ΔX P1 → ΔF ΔX P2 → Δθ F ΔX P2 → ΔG n ΔX P3 → ΔX D ΔX Р4 → ΔP ΔX P5 → ΔL | Ψ | 0,75 | ||||||||||||
| ΔX P1 → ΔF ΔX P2 → Δθ F ΔX P2 → ΔG n ΔX P3 → ΔX D ΔX Р4 → ΔP ΔX P5 → ΔL | x koos m-ga | m 3 / h 0 С m 3 / h m aktsia kgf / cm2 mm | 3,8 | 2,6 | 3,0 | 2,9 | 3,2 | 3,4 | 3,1 | 2,9 | 4,2 | 2,8 | 4,0 | 3,6 |
Tabel 10. Objekti dünaamilised parameetrid ja nõuded reguleerimisprotsessi kvaliteedile
| Objekt (juhtkanal) | Dünaamilised valikud | Mõõtmed | Valikud | |||||||||||
| ΔX * P2 → Δθ F ΔX * P4 → ΔP | T | min min | 3,4 1,6 | 2,8 1,4 | 2,6 1,9 | 3,2 1,8 | 2,4 1,3 | 2,7 1,5 | 3,1 1,2 | 3,3 1,8 | 2,2 2,0 | 2,8 1,0 | 2,9 1,6 | 2,0 2,1 |
| ΔX * P2 → Δθ F ΔX * P4 → ΔP ΔX P6 → Δθ K ΔX P6 → Δθ B ΔX P3 → Δθ B ΔX P3 → Δθ F | juhtplokk% löök r. O. | 0,58 0,15 | 0,60 0,10 | 0,64 0,075 | 0,80 0,08 | 0,86 0,09 | 0,75 0,15 | 0,82 0,14 | 0,76 0,10 | 0,94 0,08 | 0,76 0,10 | 0,90 0,16 | 0,80 0,10 | |
| K 11 K 12 K 22 K 21 | 0,70 0,50 0,80 0,40 | 0,80 0,60 0,90 0,50 | 0,80 0,40 0,70 0,50 | 0,80 0,60 0,90 0,70 | 0,90 0,80 0,70 0,60 | 0,80 0,50 0,80 0,60 | 0,90 0,80 0,90 0,70 | 0,90 0,80 0,80 0,70 | 0,90 0,40 0,80 0,75 | 0,70 0,50 0,60 0,40 | 0,85 0,55 0,70 0,50 | 0,85 0,70 0,90 0,65 | ||
| ΔX * P2 → Δθ F ΔX * P4 → ΔP | τ | min min | 1,5 0,38 | 1,4 0,33 | 1,2 0,44 | 1,7 0,40 | 1,4 0,30 | 1,3 0,35 | 1,5 0,27 | 1,6 0,41 | 1,0 0,46 | 1,3 0,25 | 1,5 0,40 | 1,0 0,50 |
Kontrollküsimused
1. Kaskaad ACP-d protsessijuhtimisskeemides. Nende ehitamise ja toimimise põhimõtted. Näited kaskaad-AKV-dest tööstuses ja energeetikas.
2. Kombineeritud automatiseeritud juhtimissüsteemid protsesside juhtimisskeemides. Ehituse ja tööpõhimõtted. Füüsilise teostatavuse tingimused. Näited kombineeritud AKV riikidest tööstuses ja energeetikas.
TÖÖTUBA nr 8 (2 tundi)
Joonis 1. Kaskaadi PID temperatuuriregulaatori struktuur reaktori ümbrises
Joonis 2. Reaktori püstjahuti kaskaadiga PID temperatuuriregulaatori struktuur
1. Regulaatorid
Üldised punktid
– Juhtimise alamsüsteem koosneb neljast PID-regulaatorist, mis moodustavad kaks juhtimiskaskaadi (joonis 1., joon. 2.);
– Ülem- ja alamkontrollerite juhtimine (töörežiimi ja seadistuse muutmine) on alati lubatud, olenemata sellest, kas reaktor töötab või mitte, nii märguandeskeemilt "Paigaldamise olek" kui ka kontrollerite akendest;
Regulaatori koondamine
– Usaldusväärsuse suurendamiseks on süsteemis ette nähtud üleliigsed regulaatorid. Tarkvararegulaatorit peetakse peamiseks ja riistvararegulaatorit (SIPART DR22) varuregulaatoriks.
– Riistvaralise kontrolleri koefitsientide (edastustegur, integreerimisaja konstant ja diferentseerimisaja konstant) muutmine vastavalt tarkvarakontrolleri seadistustele toimub vajutades tarkvarakontrolleri seadete aknas nuppu "Rakenda";
Tarkvarakontrolleri struktuur
Tarkvarakontrolleri struktuur on näidatud Joon.1., Joon.2.
Regulaatori juhtimine
– Reaktori kõiki nelja regulaatorit juhitakse regulaatorite akendest või märguandeskeemilt "Paigalduse olek". Akende välimus on näidatud Joon.1., Joon.2.
– Iga reaktori nelja regulaatori jaoks on eraldi aken, millel on kaks vormi: peamine on "regulaatori juhtimisaken" ja lisaaken on "regulaatori seadete aken". Nende vormide vahel vahetamine toimub nuppude vajutamisega või akende paremas ülanurgas.
– Vajutades nuppu "RAMP" (saadaval ainult külmiku juhtregulaatori aknal), avaneb kaldtee seadistamise ja juhtimise aken (vt joonis 2.).
– Kaldtee ise on temperatuuri viiteväärtuse lineaarne muutus „Algväärtusest“ väärtuseni „Lõppväärtus“ üleminekuaja jooksul;
– Kaldtee seadistus- ja juhtimisaken on loodud kaldtee edenemise jälgimiseks ning annab operaatorile ka võimaluse kaldteed juhtida;
– Algolekus, kui ramp on passiivne, vajutatakse nuppu "Stopp", nupud "Start" ja "Paus" vabastatakse, nupp "Paus" pole saadaval, "Lõppväärtus" ja "Üleminekuaeg" " väljad on sisestamiseks saadaval, väljal "Algusväärtus" kuvatakse hetketemperatuuri väärtus, väljadel "Möödunud aeg" ja "Järeljäänud aeg" - null;
– Kui kaldtee on aktiivne, vabastatakse nupud "Stopp" ja "Paus", vajutatakse nuppe "Start", nupp "Paus" on saadaval, kõik väljad on sisestamiseks kättesaamatud.
Väljal "Algne väärtus" kuvatakse temperatuuri väärtus, millest alustati kontrolleri ülesande sujuv muutmine pärast nupu "Start" vajutamist või rambisüsteemi käivitamist.
Väljal "Lõppväärtus" kuvatakse kontrolleri viiteväärtus, mis määratakse pärast rambi lõppu.
Väljal "Fade Time" kuvatakse kogu rambiaeg, väljal "Elapsed Time" kuvatakse rambi kulunud aeg ja väljal "Järeljäänud aeg" kuvatakse järelejäänud rambiaeg;
– Pärast üleminekuaja möödumist on kontrolleri seadistus võrdne väärtusega "Lõppväärtus", sisestusväljad ja nupud naasevad algolekusse;
Kaldtee läbiviimine operaatori poolt
– Süsteemil on võimalus operaatori käsul läbi viia kaldteed operaatori määratud seadistustega;
– Enne kaldtee käivitamist sisestab operaator väljadele "Lõppväärtus" ja "Üleminekuaeg" vajalikud väärtused;
– Alates polümerisatsioonifaasi algusest kuni esimese planeeritud vee lisaannustamise alguseni ei tohi operaator sisestada väljale "Lõppväärtus" väärtust, mis on suurem kui reaktori hetketemperatuur.
Kui reaktor töötab, siis enne polümerisatsioonifaasi algust ja hetkest, mil algab esimene planeeritud vee lisaannus, ei ole seadistamise ja rambi juhtimise akna sisestusväljad operaatorile sisenemiseks saadaval, rambi juhtnupud. pole operaatori poolt vajutamiseks saadaval.
Kui reaktor ei tööta, on seadistamise ja kaldtee juhtimise akna sisestusväljad operaatorile sisestamiseks saadaval, rambi juhtnupud on operaatorile vajutamiseks saadaval;
– Kaldtee käivitamiseks vajutab operaator nuppu "Start", samal ajal kui nupp "Stopp" vabastatakse";
– Kaldtee ajal kuvatakse väljundväljal "Algväärtus" temperatuuri väärtus, millest alustati regulaatori referentsi sujuv muutmine pärast nupu "Start" vajutamist;
– Kui soovite rambi ajal muuta selle parameetreid (lõppväärtust või üleminekuaega), peate klõpsama nuppu "Paus". Sel juhul jääb nupp "Start" alla, "Stopp" vabastatakse ja sisestusväljad "Lõppväärtus" ja "Üleminekuaeg" on sisestamiseks saadaval. Regulaatori ülesande RAMP alamprogrammi muutmine ja kulunud aja loendus väljal "Möödunud aeg" peatatakse ajutiselt;
– Pärast uute rambi parameetrite sisestamist sisestusväljadele vabastab operaator nupu "Paus", väljundvälja "Järeljäänud aeg" väärtus arvutatakse automaatselt ümber ning ülesande sujuva muutmise protsess uute parameetrite ja pöördloenduse abil kaldtee aja kohta väljal "Möödunud aeg" jätkub;
– Uue väärtuse arvutamine väljal "Järeljäänud aeg" toimub järgmiselt: . Kui kaldtee enne nupu "Paus" vajutamist kestis kauem, kui pausi ajal väljale "Üleminekuaeg" oli sisestatud, siis arvestatakse järelejäänud aeg võrdseks nulliga, regulaatori ülesanne seatakse võrdseks "Lõppväärtus" väärtusega. väli;
– Kahel juhul: vajutades nuppu "Start" ja vabastades nupu "Paus", määratakse määramine särgis juhtivale regulaatorile ühe kraadi võrra väiksemaks kui rambi "Lõppväärtus";
Regulaatorite toimimine
– Kõigil neljal reaktori regulaatoril on kaks töörežiimi: manuaalne ja automaatne. Käsirežiimis on tagasiside avatud, PID-algoritm ei tööta, operaatoril ja süsteemil on võimalus muuta klapi juhtimistoimingut. Automaatrežiimis on tagasiside suletud, PID-algoritm töötab, operaatoril ja süsteemil on võimalus temperatuuri seadistust muuta;
– Neli reaktori regulaatorit on ühendatud kaheks kaskaadjuhtimisskeemiks, millest igaühel on ülem- ja alamregulaator. Kaskaad loetakse suletuks, kui alam- ja ülemregulaatorid on automaatrežiimis;
– Peakontroller ei saa olla automaatjuhtimise režiimis, kui alamseade on manuaalrežiimis. Kui operaator või süsteem lülitab alluva kontrolleri käsirežiimile, lülitub ka ülemseade manuaalrežiimi, kaskaad avaneb. Kui operaator või süsteem lülitab alamkontrolleri automaatrežiimile, siis ülemrežiim ei muutu (jääb käsitsi), kaskaad jääb avatuks. Peakontrolleri saab lülitada automaatrežiimile ainult siis, kui alamseade on automaatrežiimis;
– Kui ülemregulaator on automaatrežiimis sisse lülitatud, tagatakse kaskaadi sulgemine ülemregulaatori juhtimistoimingu eelseadistamisega, mis on võrdne alamregulaatori ülesandega.
Seda kasutatakse keerukatel objektidel, kui väljundparameetrit j mõjutavad mitmed häired, mida ei saa mõõta. Sel juhul valitakse välja mingi vaheparameetriga j 1 objekt, mida saab mõõta ja selle alusel toimub objekti reguleerimine. Saame esimese juhtimisahela. See kontroller ei võta arvesse mõningaid keerukale objektile mõjuvaid häireid, mis mõjutavad väljundparameetrit j. Parameetri j järgi ehitatakse teine juhtimisahel. Teise ahela kontroller juhib esimese ahela kontrolleri tööd, muutes selle referentsi selliselt, et selle töö kompenseerib häirete mõju väljundparameetrile j. See on kaskaadjuhtimise (1. ja 2. juhtimiskaskaad) tähendus.
Riis. 5.18. Katla trumli veetaseme ACS-skeem:
H b - veetase katla trumlis; D pp on ülekuumendatud auru voolukiirus (l); W c - söödavee tarbimine (m vol); ZD– setter (määrab taseme väärtuse H b,0); WEC - veesäästja; PP - ülekuumendi
Vaatleme seda keeruka objekti juhtimisahelal, mis koosneb kolme häiretega objekti jadaühendusest (joonis 5.19).
Vaheparameetri j 1 kontroller kipub hoidma seda konstantsena ja võrdsena j 1,0-ga. See on reguleerimise 1. kaskaad.
See kontroller võtab arvesse ainult häiret l 1 . Häired l 2 ja l 3 mõjutavad väljundparameetrit j. Kontroller j (reguleerimise 2. etapp) hoiab parameetri j konstantsena j 0, kuna muutuja ülesande ülesande kaudu ( ZPZ) muudab määramist esimesele ahelale väärtusega ±Dj 1 . Pärast selle töö lisamise saamist muudab kontroller j 1 parameetrit j 1 selliselt, et kompenseerida häirete l 2 ja l 3 mõju väljundparameetrile j. Regulaator j (2. etapp) omamoodi korrigeerib esimese regulaatori tööd (j 1 jaoks), nii et see nimetatakse korrigeerivaks regulaatoriks (CR).
Riis. 5.19. Kaskaadi juhtimisskeem:
ZD- seadja; ZPZ– muutuva seadistuse generaator; KR - korrigeeriv regulaator
Kaskaadjuhtimise näide on soojuskoormuse jaotus mitme ühisel aurutrassil töötava katla vahel (joonis 5.20).
Riis. 5.20. Ühisel aurujuhtmel töötavate katelde soojuskoormuse reguleerimine: RSZ - ülesannete signaalide kordaja; GKR - peamine korrigeeriv regulaator
Kaks katelt varustavad aurutoru voolukiirusel auru D k1 ja D k2. Aurutorust voolab aur turbiinidesse T 1 ; T 2 ja T 3 kuludega D T1; D T2 ja D T3. Kui kateldest sissetuleva ja liinist turbiinidesse väljuva auru vahel on tasakaal, siis aururõhk torustikus R m ei muutu ( R m,0).
Kui turbiinid hakkavad auru rohkem või vähem tarbima, on liinile auru sissevoolu ja liinist väljavoolu tasakaal häiritud ning rõhk R m tuleb kohandada. Katlad on selles süsteemis vaheobjektid. TO 1 ja TO 2 , ja vahepealsed parameetrid - katelde soojuskoormused D q 1 ja D q2. Nende põhjal ehitatakse soojuskoormuse regulaator ( RTN), mis juhib kütuse (gaasi) tarnimist. See on esimene reguleerimise kaskaad.
Regulaatorid hoiavad soojuskoormused konstantsena D q 1.0 ja D q 2,0 ja seega ka auru tarbimine D k1 ja D k2. Kui liini rõhk R m hakkab muutuma (parameeter j), rõhuregulaator hakkab tööle R m (see on 2. kaskaad), mis olenevalt rõhuhälbe suurusest ±D R m =( R m - R m,0) genereerib signaali väljundis ja tugisignaalide kordaja kaudu ( RSH) juhib katla soojuskoormuse regulaatorite tööd ( RTN), muutes ülesannet väärtuse ±D võrra D q . Vastavalt sellele signaalile muudavad PTH regulaatorid katelde kütusevarustust ja seeläbi auru voolukiirust. D k1 ja D k2 nii, et rõhk liinis taastuks R m.
Juhul, kui need reguleerimismeetodid ei anna soovitud tulemusi, lähevad nad häireid piirama.