Kit de comandă regulator în cascadă E8.4401, KROMSCHRODER. Control în cascadă Sistem de control al temperaturii în cascadă
Probleme abordate în prelegere:
1. Ce este un obiect echivalent într-un ACS în cascadă.
2. Explicarea eficacității sistemelor de control automate în cascadă.
3. Metode de calcul a ASR-urilor în cascadă.
4. Calculul ASR cu impuls suplimentar pe baza derivatei.
Sistemele de control în cascadă sunt acele sisteme în care semnalul de ieșire al unuia dintre controlere este trimis ca sarcină celuilalt. Parametrii principali și auxiliari ai obiectului sunt furnizați respectiv sub formă de semnale de intrare acestor controlere. În acest caz, doar regulatorul principal are o setare independentă. Semnalul de ieșire al controlerului auxiliar este furnizat ca influență de reglementare asupra obiectului. De obicei, o buclă de control închisă auxiliară, formată din partea de mare viteză a obiectului și regulatorul auxiliar, este situată în interiorul buclei de control principală. Figura 1.8.1 prezintă o diagramă a sistemului de control în cascadă. Sistemele de control în cascadă asigură:
1) compensarea rapidă a perturbărilor care afectează bucla auxiliară de control, drept urmare aceste perturbații nu provoacă o abatere a parametrului principal de la valoarea setată;
1 – regulator principal; 2 – regulator auxiliar; 3, 4 – părțile obiectului cu acțiune rapidă și lentă
Figura 1 - Schema de control în cascadă
2) o reducere semnificativă a defazajului în partea de mare viteză a obiectului datorită formării unei bucle de control auxiliare, care crește performanța buclei principale;
3) compensarea modificărilor coeficientului de transmisie al părții de mare viteză a obiectului prin modificarea coeficientului de transmisie al buclei de control auxiliare;
4) aprovizionarea necesară cu materie sau energie a obiectului
Astfel, se recomandă utilizarea sistemelor de control în cascadă în cazurile în care este necesară menținerea parametrului controlat la o valoare dată cu un grad ridicat de precizie, precum și atunci când există o întârziere foarte mare a obiectului. Bucla de control auxiliară poate fi, de exemplu, închisă în jurul elementului de integrare al obiectului pentru a-și depăși propria întârziere. Debitul poate fi utilizat ca variabilă auxiliară, deoarece datorită vitezei buclei de control a acestui parametru, sunt prevenite abaterile semnificative ale variabilei principale controlate.
Pentru a crea un sistem de control în cascadă, este necesar să se identifice mai întâi o variabilă intermediară acceptabilă, care în unele cazuri este destul de dificilă.
Sistemele de control al fluxului în cascadă sunt utilizate pentru a furniza continuu o substanță în sau din obiect. De obicei, controlul debitului se realizează prin schimbarea presiunii aerului furnizat supapei cu o caracteristică neliniară. Dacă, în acest caz, măsurarea valorii curente a parametrului este efectuată prin metoda diferențială de presiune variabilă (în care semnalul de ieșire al senzorului depinde neliniar de debitul), atunci ambele neliniarități se compensează reciproc.
Utilizarea metodei diferențelor de presiune variabilă în circuitul auxiliar pentru a controla procesele de schimb de căldură sau de amestecare poate duce la dificultăți suplimentare. Să presupunem că parametrul controlat al obiectului este liniar în raport cu debitul. Semnalul de ieșire al regulatorului principal este proporțional cu căderea de presiune, care variază direct cu pătratul debitului. În consecință, câștigul buclei va varia invers cu debitul. Cu toate acestea, multe procese trebuie reglementate la momentul pornirii; În plus, este adesea necesar să se mențină debite scăzute într-o instalație pentru o perioadă lungă de timp, ceea ce este destul de dificil. Dacă regulatorul principal nu este comutat pe control manual, atunci vor apărea oscilații neamortizate în bucla de control în apropierea debitului zero. Pentru a preveni acest lucru, este recomandabil să includeți un dispozitiv pentru extragerea rădăcinilor pătrate în linia de măsurare a debitului pentru a linealiza circuitul auxiliar.
Perioada de oscilație a buclei de control al debitului este de obicei de câteva secunde. Prin urmare, debitul nu este utilizat ca parametru principal în schemele în cascadă atunci când se reglează procesele de transfer de căldură sau amestecare.
La reglarea nivelului lichidelor de fierbere sau vaporilor de condensare se folosesc sisteme de control în cascadă cu corectare a debitului. În astfel de sisteme, perioada de oscilații naturale a circuitului principal este mai mare decât perioada de oscilație a circuitului de control al debitului.
Sistemele de control al temperaturii în cascadă sunt utilizate destul de larg. La efectuarea reacţiilor chimice pentru a obţine calitate superioară de control, semnalul de ieșire al regulatorului de temperatură a reactorului este de obicei trimis către camera de reglare a controlerului de temperatură a lichidului de răcire, adică se utilizează un circuit de control în cascadă a temperaturii lichidului de răcire bazat pe temperatura reactorului. Intensitatea schimbului de căldură depinde de diferența de temperatură dintre substanțele care reacţionează și lichidul de răcire, prin urmare valoarea curentă a temperaturii lichidului de răcire afectează procesul.
Funcționarea sistemului de control este afectată de neliniaritățile și defazajele buclei de control auxiliare. Deoarece într-un astfel de sistem intervalul proporțional al regulatorului auxiliar de temperatură nu depășește de obicei 25%, efectul componentei astatice a acestui regulator poate fi neglijat.
O ușoară depășire a temperaturii agentului frigorific nu are un impact mare asupra funcționării sistemului, deoarece componenta astatică acționează întotdeauna în circuitul principal. Prezența unei componente astatice în circuitul auxiliar ar reduce doar puțin rata de schimbare a temperaturii. La reglarea temperaturii lichidului de răcire într-un reactor discontinuu, componenta astatică nu este utilizată. De obicei, la proiectarea sistemelor de control în cascadă, sarcina principală este de a determina raportul perioadelor naturale de oscilație ale buclelor de control al temperaturii principale și auxiliare. Dacă se folosește aceeași metodă de măsurare în ambele circuite, atunci relația dintre perioadele naturale ale circuitelor este liniară și, prin urmare, coeficientul de transmisie al circuitului principal va fi constant.
Calculul ASR în cascadă implică determinarea setărilor regulatoarelor principale și auxiliare pentru caracteristicile dinamice date ale obiectului de-a lungul canalelor principale și auxiliare. Deoarece setările controlerelor principale și auxiliare sunt interdependente, acestea sunt calculate folosind metoda iterației.
La fiecare pas de iterație, se calculează un ASR cu o singură buclă redus, în care unul dintre controlere se referă condiționat la un obiect echivalent.
Obiectul echivalent pentru regulatorul principal este o conexiune în serie a unei bucle auxiliare închise și a unui canal de control principal.
W E (p) = [- R 1 (p) / 1 – W(p)*R 1 (p) ]* W(p), (1)
unde R 1 (p) este funcția de transfer a controlerului auxiliar,
W(p) = W 1 (p) * W 2 (p) – funcția de transfer a obiectului
Obiectul echivalent pentru controlerul auxiliar este conexiune paralelă canal auxiliar și sistem principal în buclă deschisă.
W E 1 (p) = W 1 (p) – W(p)*R (p), (2)
unde R (p) este funcția de transfer a controlerului principal
În funcție de primul pas de iterație, se disting două metode pentru calcularea ACP-urilor în cascadă.
1a metoda. Calculul începe cu regulatorul principal. Metoda este utilizată în cazurile în care inerția canalului auxiliar este mult mai mică decât cea a celui principal. La prima etapă, se presupune că frecvența de funcționare a circuitului principal este mult mai mică decât cea a circuitului auxiliar. Și apoi:
W E (p) = W 2 (p). (3)
În a doua etapă, se calculează setările controlerului auxiliar pentru obiectul echivalent.
În cazul calculelor aproximative, primii doi pași sunt limitati. La calcule precise acestea sunt continuate până când setările controlerului găsite în două iterații succesive coincid cu precizia specificată.
a 2-a metoda. Calculul începe cu regulatorul auxiliar. Primul pas presupune că regulatorul extern este dezactivat. Astfel, la o primă aproximare, setările regulatorului auxiliar se găsesc folosind un ACP cu un singur circuit pentru canalul de control auxiliar din expresia:
W E 1 (p) = W 1 (p). (4)
La al doilea pas, setările controlerului principal sunt calculate folosind funcția de transfer a obiectului echivalent. Pentru a clarifica setările controlerului auxiliar, calculul se efectuează folosind funcția de transfer. Calculele sunt efectuate până când setările controlerului auxiliar, găsite în două iterații succesive, coincid cu precizia specificată.
ASR cu impuls suplimentar bazat pe derivata dintr-un punct intermediar .
Astfel de sisteme sunt de obicei utilizate la automatizarea obiectelor în care un parametru tehnologic controlat (de exemplu, temperatura sau compoziția) este distribuit de-a lungul unei coordonate spațiale (ca în dispozitivele de tip coloană sau tubulară). Particularitatea unor astfel de obiecte este că principala coordonată controlată este parametrul tehnologic la ieșirea aparatului, perturbațiile sunt distribuite de-a lungul lungimii aparatului, iar efectul de reglementare este aplicat intrării acestuia. În același timp, sistemele de control automat în buclă închisă cu un singur circuit nu oferă calitatea necesară proceselor tranzitorii din cauza inerției mari a canalului de control.
Aplicarea unui impuls suplimentar la intrarea controlerului dintr-un punct intermediar al dispozitivului dă un semnal de conducere, iar controlerul începe să funcționeze înainte ca coordonatele de ieșire să devieze de la valoarea setată.
Pentru a asigura reglarea fără eroare statică, este necesar ca pulsul suplimentar să dispară în starea de echilibru. În acest scop, coordonata auxiliară este trecută prin legătura reală de diferențiere, astfel încât semnalul de intrare al controlerului să fie egal cu e=y+y’ 1 –y 0 (Figura 1.9.1a). În stare staționară, când y’ 1 =0, când e=0, y=y 0.
a – schema originală; b – convertit într-un circuit ASR în cascadă
Figura 2 - Diagrame bloc ale ASR cu un impuls suplimentar bazat pe derivata dintr-un punct intermediar
Eficacitatea introducerii unui impuls suplimentar depinde de punctul de selecție a acestuia. Alegerea acestuia din urmă este determinată în fiecare caz specific de proprietățile dinamice ale obiectului și de condițiile de funcționare ale acestuia. Astfel, măsurarea y 1 la începutul aparatului este echivalentă cu un impuls suplimentar datorat perturbării care ajunge prin canalul de control. În acest caz, dispozitivul de diferențiere joacă rolul unui compensator dinamic de perturbare. Măsurarea y 1 la ieșirea obiectului (y 1 =y) este echivalentă cu introducerea unei derivate a coordonatei principale. Pentru fiecare obiect, puteți alege locația optimă pentru selectarea unui impuls suplimentar, la care calitatea reglementării este cea mai bună.
Calcul sisteme similare reglarea este similară cu calculul ASR-urilor în cascadă după transformări corespunzătoare. În cascada ASR prezentată în Figura 2 b, rolul regulatorului extern este jucat de legătura cu funcția de transfer R d -1 (p), iar cel intern este jucat de regulatorul și diferențiatorul conectat în serie, astfel încât funcţiile de transfer pentru regulatoarele date sunt, respectiv, egale.
Întrebări munca eficienta echipamentele de pompare și alimentare au devenit din ce în ce mai relevante în ultimii ani datorită creșterii tarifelor la energia electrică, ale căror costuri în structura costurilor generale pot fi foarte semnificative.
Alimentarea cu apă și canalizarea sunt industrii cu utilizare intensivă a echipamentelor de pompare, ponderea energiei electrice consumate de pompe este de peste 50% din consumul total de energie. Prin urmare, problema reducerii costurilor energetice pentru organizațiile de alimentare cu apă constă, în primul rând, în utilizarea eficientă a echipamentelor de pompare.
În medie, eficiența stațiilor de pompare este de 10-40%. În ciuda faptului că eficiența celor mai frecvent utilizate pompe variază de la 60% pentru pompele de tip K și KM și peste 75% pentru pompele de tip D.
Principalele motive pentru utilizarea ineficientă a echipamentelor de pompare sunt următoarele:
Redimensionarea pompelor, de ex. instalarea de pompe cu parametrii de debit și presiune mai mari decât cei necesari pentru asigurarea funcționării sistemului de pompare;
Reglarea modului de funcționare a pompei cu ajutorul supapelor.
Principalele motive care duc la supradimensionarea pompelor sunt următoarele:
În faza de proiectare, echipamentul de pompare este prevăzut cu o rezervă în cazul unor sarcini de vârf neașteptate sau luând în considerare dezvoltare promițătoare microsector, producție etc. Sunt adesea cazuri când un astfel de factor de siguranță poate ajunge la 50%;
Modificări ale parametrilor rețelei - abateri de la documentația de proiectare în timpul construcției, coroziunea conductelor în timpul funcționării, înlocuirea secțiunilor de conducte în timpul reparațiilor etc.;
Modificări ale consumului de apă datorate creșterii sau scăderii populației, modificări ale numărului de întreprinderi industriale etc.
Toți acești factori duc la faptul că parametrii pompelor instalate la stațiile de pompare nu îndeplinesc cerințele sistemului. Pentru a asigura parametrii necesari stației de pompare pentru alimentarea și presiunea în sistem, organizațiile de exploatare recurg la reglarea debitului cu ajutorul supapelor, ceea ce duce la o creștere semnificativă a consumului de energie atât datorită funcționării pompei în zona de eficiență scăzută, cât și din cauza pierderilor în timpul throttlingului.
Metode de reducere a consumului de energie al unităților de pompare
Consumul optim de energie are un impact semnificativ asupra ciclului de viață al pompei. Calculul studiului de fezabilitate al competitivității se realizează prin metoda costului ciclu de viață, dezvoltat de institute occidentale specializate.
Tabelul 1 discută principalele metode care, conform Institutului Hidraulic al SUA și Asociației Europene a Producătorilor de Pompe, reduc consumul de energie al pompei și arată, de asemenea, amploarea potențialelor economii.
Tabelul nr. 1. Măsuri de reducere a consumului de energie și a mărimii potențiale a acestora.
| Metode de reducere a consumului de energie în sistemele de pompare | Dimensiunea de reducere a puterii |
| Înlocuirea controlului alimentării cu o supapă | |
| Reducerea vitezei | |
| Control în cascadă prin instalarea paralelă a pompelor | |
| Tăierea rotorului, înlocuirea rotorului | |
| Înlocuirea motoarelor electrice cu altele mai eficiente | |
| Înlocuirea pompelor cu altele mai eficiente |
Principalul potențial de economisire a energiei constă în înlocuirea controlului debitului pompei cu o supapă. controlul frecvenței sau în cascadă, adică utilizarea unor sisteme capabile să adapteze parametrii pompei la cerințele sistemului. Atunci când decideți cu privire la utilizarea uneia sau alteia metode de control, este necesar să se țină seama de faptul că fiecare dintre aceste metode ar trebui aplicată și, pornind de la parametrii sistemului pe care funcționează pompa.
Orez. Controlul în cascadă a modului de funcționare a trei pompe instalate în paralel atunci când funcționează pe o rețea cu componentă predominant statică.
În sistemele cu o componentă statică mare, utilizarea controlului în cascadă, de ex. Conectarea și deconectarea numărului necesar de pompe vă permite să reglați modul de funcționare al pompelor cu eficiență ridicată.
Sistemele în cascadă sunt utilizate pentru automatizarea obiectelor care au o inerție mare de-a lungul canalului de control, dacă este posibil să se selecteze o coordonată intermediară mai puțin inerțială în raport cu perturbațiile cele mai periculoase și să se folosească pentru aceasta aceeași acțiune de reglare ca pentru ieșirea principală. a obiectului.
În acest caz, sistemul de control (Fig. 19) include două regulatoare - regulatorul principal (extern) R, care servește la stabilizarea ieșirii principale a obiectului y,și regulator auxiliar (intern). R 1, conceput pentru a regla coordonatele auxiliare la 1 .Ținta pentru controlerul auxiliar este semnalul de ieșire al controlerului principal.
Alegerea legilor de reglementare este determinată de scopul autorităților de reglementare:
Pentru a menține coordonatele de ieșire principală la o valoare dată fără o eroare statică, legea de control a controlerului principal trebuie să includă o componentă integrală;
Regulatorul auxiliar este obligat să răspundă rapid, deci poate avea orice lege de reglementare.
O comparație a ASR-urilor cu un singur circuit și în cascadă arată că, datorită vitezei mai mari a buclei interne într-un ASR în cascadă, calitatea procesului tranzitoriu crește, în special atunci când se compensează perturbațiile care vin prin canalul de control. Dacă, în funcție de condițiile procesului, se impune o limitare variabilei auxiliare (de exemplu, temperatura nu trebuie să depășească valoarea maximă admisă sau raportul debitului trebuie să fie în anumite limite), atunci se impune și o limitare asupra semnalul de ieșire al controlerului principal, care este o sarcină pentru controlerul auxiliar. Pentru a face acest lucru, între regulatoare este instalat un dispozitiv cu caracteristicile unei secțiuni de amplificator cu saturație.
Orez. 19. Schema bloc a sistemului de control automat în cascadă:
W, W 1 – canale principale și auxiliare la 1 cantități controlate ale obiectului; R, R 1 – regulatoare principale și auxiliare; х Р, х Р1 – influențele reglatoare ale regulatorilor RŞi R 1; ε, ε 1 – mărimea discrepanțelor dintre valorile curente și valorile stabilite ale mărimilor controlate laŞi la 1 ; la 0 – sarcină către regulatorul principal R
Exemple de sisteme de control automate în cascadă ale instalațiilor de tehnologie termică. În fig. Figura 20 prezintă un exemplu de sistem în cascadă pentru stabilizarea temperaturii lichidului la ieșirea din schimbătorul de căldură, în care circuitul auxiliar este fluxul de abur de încălzire ASR. Când există o perturbare a presiunii aburului, regulatorul 1 modifică gradul de deschidere al supapei de control astfel încât să mențină debitul specificat. Dacă echilibrul termic din aparat este perturbat (cauzat, de exemplu, de o modificare a temperaturii de intrare sau a debitului lichidului, entalpia aburului, pierderea de căldură în mediu), ceea ce duce la o abatere a temperaturii de ieșire de la valoarea setată, controlerul de temperatură 2 ajustează setarea la regulatorul debitului de abur 1.
În procesele tehnologice termice, adesea coordonatele principale și auxiliare au aceeași natură fizică și caracterizează valorile aceluiași parametru tehnologic în diferite puncte ale sistemului (Fig. 21).
Fig.20. Sistem de control al temperaturii în cascadă (articolul 2) cu corectarea sarcinii către regulatorul debitului de abur (articolul 1)
Orez. 21. Schema bloc a unui ASR în cascadă cu măsurarea unei coordonate auxiliare într-un punct intermediar
În fig. Figura 22 prezintă un fragment al diagramei fluxului procesului, incluzând un încălzitor de amestec de reacție 2 și reactorul 1 și un sistem de stabilizare a temperaturii în reactor.
Efectul de control asupra fluxului de abur este furnizat la intrarea schimbătorului de căldură. Canalul de control, care include două dispozitive și conducte, este un sistem dinamic complex cu inerție mare. Obiectul este afectat de o serie de perturbații care sosesc în diferite puncte ale sistemului: presiunea și entalpia aburului, temperatura și debitul amestecului de reacție, pierderea de căldură în reactor etc. Pentru a crește viteza sistemului de control, cascadă Se utilizează ACS, în care variabila principală controlată este temperatura din reactor, iar temperatura amestecului dintre schimbătorul de căldură și reactor a fost aleasă ca auxiliară.
Orez. 22. Sistem de control al temperaturii în cascadă (articolul 4) în reactor (articolul 1) cu corectarea setării regulatorului de temperatură (articolul 3) la ieșirea schimbătorului de căldură (articolul 2)
Calculul ASR în cascadă. Calculul ASR în cascadă implică determinarea setărilor regulatoarelor principale și auxiliare pentru caracteristicile dinamice date ale obiectului de-a lungul canalelor principale și auxiliare. Deoarece setările controlerelor principale și auxiliare sunt interdependente, acestea sunt calculate folosind metoda iterației.
La fiecare pas de iterație, se calculează un ASR cu o singură buclă redus, în care unul dintre controlere se referă condiționat la un obiect echivalent. După cum se poate observa din diagramele bloc din fig. 23, obiectul echivalent pentru regulatorul principal (Fig. 23, a) este o conexiune în serie a unui circuit auxiliar închis și a canalului principal de comandă; funcția sa de transfer este egală cu
(93)
Orez. 23. Scheme bloc ale unui sistem de control cu un singur circuit echivalent cu un regulator principal (a) și auxiliar (b): în partea de sus - o diagramă echivalentă cu un singur circuit; mai jos – conversia ACP în cascadă într-un singur circuit
Obiectul echivalent pentru controlerul auxiliar 2 (Fig. 23) este o conexiune paralelă a canalului auxiliar și sistemul principal în buclă deschisă. Funcția sa de transfer are forma:
(p)=W 1 (p) – W(p)R(p).(94)
Calculul începe cu regulatorul principal. Metoda este utilizată în cazurile în care inerția canalului auxiliar este mult mai mică decât cea a celui principal. La prima etapă, se presupune că frecvența de funcționare a circuitului principal ( ω p) mult mai puțin decât auxiliarul ( ω p1) și la ω=ω р
. (95)
. (96)
Astfel, ca prima aproximare, setarile S 0 regulatorul principal 1 nu depinde de R1(p) si sunt situate de W e °(p).
La al doilea pas, setările controlerului auxiliar sunt calculate pentru obiectul echivalent (1) cu funcția de transfer W 1 e (p),în care se substituie R(p, S°).
ACP combinat
Sistemele de control automate combinate sunt utilizate în automatizarea obiectelor supuse unor perturbări controlate semnificative. Sistemele se numesc combinate deoarece în construcția lor se folosesc două principii de reglare: „prin abatere” (principiul lui Polzunov) și „prin perturbare” (principiul lui Poncelet). Sistemele construite conform principiului Polzunov au feedback negativ și funcționează într-un ciclu închis. Sisteme de perturbare (Poncelet) feedback nu au și funcționează într-un ciclu deschis.
Există două moduri de a construi sisteme de control automate combinate cu diagramele bloc prezentate în Fig. 24 și 25. După cum se poate observa din aceste diagrame bloc, ambele sisteme au caracteristici comune: prezența a două canale de influență asupra coordonatei de ieșire a obiectului și utilizarea a două bucle de control - închise (prin regulatorul 1). ) și deschis (prin compensatorul 2 ). Singura diferență este că, în al doilea caz, impulsul corector de la compensator este furnizat nu la intrarea obiectului, ci la intrarea regulatorului.
Orez. 24. Scheme bloc ale unui ASR combinat la conectarea ieșirii unui compensator la intrarea unui obiect: a – diagramă originală; b – diagramă convertită; 1 – regulator; 2 – compensator
Orez. 25. Scheme bloc ale unui ASR combinat la conectarea ieșirii compensatorului la intrarea regulatorului: a – circuit original; b – diagramă convertită; 1 – regulator; 2 – compensator
Introducerea unui impuls corectiv bazat pe cea mai puternică perturbare poate reduce semnificativ eroarea de control dinamic, prevăzută alegerea corectăşi calculul dispozitivului dinamic care formează legea schimbării acestei influenţe.
Baza pentru calcularea unor astfel de sisteme este principiul invarianței: abaterea coordonatei de ieșire a sistemului de la valoarea specificată trebuie să fie identică egal cu zero sub orice influență de conducere sau perturbatoare.
Pentru a îndeplini principiul invarianței, sunt necesare două condiții: compensarea ideală a tuturor influențelor perturbatoare și reproducerea ideală a semnalului sarcinii. Este evident că atingerea invarianței absolute în sistemele reale de control este practic imposibilă. De obicei, ele sunt limitate la invarianța parțială față de cele mai periculoase perturbări. Să luăm în considerare condiția de invarianță a sistemelor de control în buclă deschisă și combinate în raport cu o influență perturbatoare.
Condiție de invarianță pentru ASR în buclă deschisă și combinată. Să luăm în considerare condiția de invarianță a unui sistem în buclă deschisă (Fig. 26): y(t)= 0.
Orez. 26. Schema bloc a unui sistem de control automat în buclă deschisă
Trecem la imaginile Laplace X B (r)Şi Y(p) semnale x V (t)Şi y(t), Să rescriem această condiție ținând cont de funcțiile de transfer ale obiectului de-a lungul canalelor de perturbare WB(p) si reglementare W Р (p)și compensator RK(p):
Y(p) = X B (p) 0. (97)
În prezența tulburărilor[ 
] condiția de invarianță (97) este îndeplinită dacă
W B (p) + R k (p)W P (p)=0,(98)
R k () = -W В ()/W Р ().(99)
Astfel, pentru a asigura invarianța sistemului de control față de orice perturbare, este necesar să se instaleze un compensator dinamic, a cărui funcție de transfer este egală cu raportul funcțiilor de transfer ale obiectului de-a lungul canalelor de perturbare și control, luate. cu semnul opus.
Să derivăm condiții de invarianță pentru ASR combinate. Pentru cazul în care semnalul de la compensator este furnizat la intrarea obiectului (vezi Fig. 24, a), diagrama bloc a ASR combinat este convertită într-o conexiune în serie a unui sistem în buclă deschisă și a unei bucle închise ( vezi Fig. 24, b), ale căror funcții de transfer sunt, respectiv, egale:
.
În acest caz, condiția de invarianță (97) se scrie astfel:
Dacă X B (p) 0 și W ZS(p), trebuie îndeplinită următoarea condiție:
aceste. condiție de invarianță.
Când se utilizează un sistem de control combinat (vezi Fig. 25, a), derivarea condițiilor de invarianță duce la relații ( vezi Fig. 25, b):
(101)
Dacă XB(p)0Şi W ZS (r) , atunci trebuie îndeplinită următoarea condiție:
R la (p) = -W B (p) /.(103)
Astfel, la conectarea ieșirii compensatorului la intrarea controlerului, funcția de transfer a compensatorului, obținută din condiția de invarianță, va depinde nu numai de caracteristicile obiectului, ci și ale controlerului.
Condiții de realizare fizică a ASR invariante. Una dintre principalele probleme care apar la construirea sistemelor de control invariante este realizabilitatea lor fizică, adică fezabilitatea unui compensator care îndeplinește condițiile (99) sau (103).
Spre deosebire de regulatoarele industriale convenționale, a căror structură este dată și este necesar doar să se calculeze setările lor, structura unui compensator dinamic este complet determinată de raportul dintre caracteristicile dinamice ale obiectului de-a lungul canalelor de perturbare și control și poate rezulta să fie foarte complex, iar dacă raportul dintre aceste caracteristici este nefavorabil, fizic imposibil.
Compensatorii „ideali” sunt irealizabili fizic în două cazuri:
Dacă timpul net de întârziere de-a lungul canalului de control este mai mare decât prin canalul de perturbare. În acest caz, compensatorul ideal ar trebui să conțină o legătură principală, deoarece dacă:
(104)
, (105)
luând în considerare apoi (99):
(106)
Dacă în funcția de transfer compensator gradul polinomului din numărător este mai mare decât gradul polinomului din numitor. În acest caz, compensatorul trebuie să conțină legături de diferențiere ideale. Acest rezultat este obținut pentru un anumit raport al ordinelor ecuațiilor diferențiale care descriu canalele de perturbare și de control. Lasă
W В (р) = В в (Р)/Şi Wp(p)= В р(Р)/,(107)
Unde B în (P), A B (p), V P (p), A P (p)- polinoame de grade t V, n B, m PŞi n pîn consecinţă.
m K = m B + n p ; n k = n în + m r.
Astfel, condiția pentru realizarea fizică a unui ASR invariant este ca următoarele relații să fie îndeplinite:
τ în ≥ τ р și m B + n p ≤ n în + m р.(108)
Exemplu. Să luăm în considerare un sistem de control al temperaturii într-un reactor chimic cu un dispozitiv de agitare în care are loc o reacție exotermă (Fig. 27).
Orez. 27. Diagrama schematică reactor chimic cu dispozitiv de amestecare: 1 – contor de temperatură; 2 – supapă de control; 3 – debitmetru
Fie canalul principal de perturbare - „debitul amestecului de reacție - temperatura în reactor” - să fie aproximat prin două legături aperiodice de ordinul întâi, iar canalul de control - „debitul lichidului de răcire - temperatura în reactor" - prin trei legături aperiodice de ordinul întâi:
, (109)
, (110)
Unde T 1 , T 2 , T 3 – cele mai mari constante de timp ale rezervoarelor termice principale ale reactorului, termometrului și manta de răcire.
Pentru a construi un sistem de control invariant compatibil cu expresia (99), este necesar să se introducă un compensator cu funcție de transfer:
, (111)
care este fizic irealizabil, deoarece în acest caz condiția este încălcată și compensatorul trebuie să conțină o legătură ideală de diferențiere.
Exercita
În conformitate cu exemplul, dezvoltați un sistem de control pentru o instalație de rectificare. Calcula 
, .
Datele inițiale.
1. Schema unității de distilare (Fig. 28). Instalația constă dintr-o coloană de distilare LA, schimbator de caldura pentru incalzirea amestecului initial T-1, cazan T-2, condensator T-3 si rezervor de reflux E.
Coloana separă amestecul binar. Punctele de fierbere ale componentelor separate diferă semnificativ, drept urmare coloana are un număr mic de plăci și o înălțime mică. Întârzierile și inerția de-a lungul canalelor de transmitere a influențelor perturbatoare și de control sunt relativ mici. Există conexiuni interioare puternice între principalele cantități controlate (reglementate) ale procesului - compozițiile (temperaturile) distilatului și produsul de bază.
Fluxul de abur care iese din partea superioară a coloanei de distilare conține componente care nu se condensează în gaze inerte în condițiile de funcționare ale schimbătorului de căldură T-3. Acestea sunt evacuate din rezervorul de irigare pentru suflare (în rețeaua de combustibil).
Modul de funcționare al instalației este supus unor perturbări mari și frecvente: în ceea ce privește debitul Fși compoziție X F materii prime; prin presiunea (debitul) agentului de încălzire furnizat schimbătorului de căldură T-I și cazanului T-2; conform presiunii (debitului) agentului frigorific alimentat condensatorului T-3.
Controalele „cheie” ale procesului de rectificare sunt organismele de reglementare de pe linia de alimentare cu reflux către coloană LAși linii de alimentare cu agent de încălzire la cazanul T-2.
Orez. 28. Schema unei instalatii de rectificare
2. Parametrii dinamici ai obiectului sunt setati: (constante de timp T; întârzieri τ; coeficient de transmisie LA v) prin canale:
O. „schimbarea poziției regulatorului P01 – consum de materie primă F» ( X R 1 F);
b. „schimbarea poziției regulatorului P02 – consum de agent termic F 1" ( X R 2 F 1 );
b*. „schimbarea poziției regulatorului P02 - temperatura materiei prime θ F după T-1" ( X R 2 θ F);
V. „schimbarea poziției organismului de reglementare P03 - compoziția distilatului X D» ( X R 3 X D);
d. „schimbarea poziției regulatorului P04 - presiune Rîn coloană" ( X R 4 P);
d. „schimbarea poziției regulatorului P05 - nivel în cubul coloanei” ( X R 5 L);
e. „schimbarea poziției organismului de reglementare P02 * - temperatura materiei prime θ F după T-1" ( X R 2* θ F);
şi. „schimbarea poziției organismului de reglementare P04 * - presiune Pîn coloană" ( X R 4* P);
h. „schimbarea poziției regulatorului P06 - temperatura în partea de jos a coloanei” ( X R 6 θ LA);
z*. „schimbarea poziției corpului de reglare PO6 - temperatura θ B în vârful coloanei” ( X R 6 θ B);
Şi. „schimbarea poziției corpului de reglare ROZ - temperatura θ Bîn vârful coloanei" (X P3 θ B);
Și * . „schimbarea poziției organului de reglementare ROZ - temperaturaθ LA partea de jos a coloanei" ( X R 3 θ LA).
3. Se precizează mărimile perturbațiilor care acționează asupra obiectului, exprimate în % din cursa organismului de reglementare:
a) canalul X R 1 F(pe baza consumului de materii prime F);
b) canale X R 2 F 1 , X Р2 θ F(prin presiunea agentului de încălzire P 1 și conținutul său de căldură q 1);
c) canal X R 3 XD(după compoziția materiilor prime X F);
d) canal X P4 P(prin presiune R 2 agent frigorific furnizat condensatorului T-3);
d) canal X R 5 L(după conținutul de căldură q 2 agent termic furnizat cazanului T-2).
4. Sunt specificate cerințe pentru calitatea procesului de reglementare (eroare dinamică X max, timp de reglementare tP, gradul de atenuare al proceselor tranzitorii ψ , eroare de control static X cm).
Datele inițiale pentru elementul 2 al sarcinii (articolele a - d), itemul 3 și itemul 4 sunt date în tabel. 9, a pentru punctele 2 (f, g, h, i) - din tabel. 10 date inițiale.
Tabelul 9. Parametri dinamici obiectul și cerințele de calitate pentru procesul de reglementare
| Parametri dinamici | dimensiune | Opțiuni | ||||||||||||
| ΔХ Р1 → ΔF ΔХ Р2 → Δθ F ΔХ Р2 → ΔG n ΔХ Р3 → ΔX D ΔХ Р4 → ΔP ΔХ Р5 → ΔL | T | Cu min Cu 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 |
| ΔХ Р1 → ΔF ΔХ Р2 → Δθ F ΔХ Р2 → ΔG n ΔХ Р3 → ΔX D ΔХ Р4 → ΔP ΔХ Р5 → ΔL | A OB | unitate de măsură.reg.ve.% cursă 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 |
| ΔХ Р1 → ΔF ΔХ Р2 → Δθ F ΔХ Р2 → ΔG n ΔХ Р3 → ΔX D ΔХ Р4 → ΔP ΔХ Р5 → ΔL | τ | Cu min Cu 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 |
| ΔХ Р1 → ΔF ΔХ Р2 → Δθ F ΔХ Р2 → ΔG n ΔХ Р3 → ΔX D ΔХ Р4 → ΔP ΔХ Р5 → ΔL | x B | % cursă r. O. | ||||||||||||
| ΔХ Р1 → ΔF ΔХ Р2 → Δθ F ΔХ Р2 → ΔG n ΔХ Р3 → ΔX D ΔХ Р4 → ΔP ΔХ Р5 → ΔL | X max | m3/h 0 C m3/h m.share 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 |
| ΔХ Р1 → ΔF ΔХ Р2 → Δθ F ΔХ Р2 → ΔG n ΔХ Р3 → ΔX D ΔХ Р4 → ΔP ΔХ Р5 → ΔL | tP | Cu min Cu min min min | ||||||||||||
| ΔХ Р1 → ΔF ΔХ Р2 → Δθ F ΔХ Р2 → ΔG n ΔХ Р3 → ΔX D ΔХ Р4 → ΔP ΔХ Р5 → ΔL | Ψ | 0,75 | ||||||||||||
| ΔХ Р1 → ΔF ΔХ Р2 → Δθ F ΔХ Р2 → ΔG n ΔХ Р3 → ΔX D ΔХ Р4 → ΔP ΔХ Р5 → ΔL | x cu m | m3/h 0 C m3/h m.share 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 |
Tabelul 10. Parametrii dinamici ai obiectului și cerințele de calitate pentru procesul de reglementare
| Obiect (canal de control) | Parametri dinamici | Dimensiune | Opțiuni | |||||||||||
| ΔХ * Р2 → Δθ F ΔХ * Р4 → 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 |
| ΔХ * Р2 → Δθ F ΔХ * Р4 → ΔP ΔХ Р6 → Δθ K ΔХ Р6 → Δθ В ΔХ Р3 → Δθ В ΔХ Р3 → Δθ F | unitate de măsură.reg.ve.% cursă 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 | ||
| ΔХ * Р2 → Δθ F ΔХ * Р4 → 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 |
Întrebări de securitate
1. Sisteme de control automate în cascadă în scheme de control al proceselor. Principii de construcție și funcționare a acestora. Exemple de sisteme de control automate în cascadă în industrie și energie.
2. Sisteme de control automate combinate în scheme de control al proceselor. Principii de construcție și funcționare. Condiții de fezabilitate fizică. Exemple de sisteme de control automate combinate în industrie și energie.
PRACTICUM Nr. 8 (2 ore)
Fig.1. Structura unui controler de temperatură PID în cascadă într-o manta de reactor
Fig.2. Structura unui controler de temperatură PID în cascadă într-un răcitor cu reflux de reactor
1. Regulatori
Puncte generale
– Subsistemul de control este format din patru regulatoare PID, formând două cascade de control (Fig. 1., Fig. 2.);
– Controlul regulatoarelor master și slave (schimbarea modului de funcționare și a setării) este întotdeauna permis, indiferent dacă reactorul este în funcțiune sau nu, atât din diagrama mnemonică „Stare Instalare”, cât și din ferestrele regulatorului;
Redundanța regulatorului
– Pentru a crește fiabilitatea, sistemul oferă regulatoare redundante. Principalul este un controler software, cel de rezervă este unul hardware (SIPART DR22).
– Modificarea coeficienților controlerului hardware (coeficient de transmisie, constantă de timp de integrare și constantă de timp de diferențiere) în conformitate cu setările controlerului software se face prin apăsarea butonului „Aplica” din fereastra de setări a controlerului software;
Structura controlerului software
Structura controlerului software este prezentată în Fig.1, Fig.2.
Controlul regulatorului
– Toate cele patru regulatoare din reactor sunt controlate din ferestrele regulatorului sau din diagrama de imitație „Stare instalație”. Aspect ferestrele sunt prezentate în Fig.1., Fig.2.
– Pentru fiecare dintre cele patru regulatoare de reactor există o fereastră individuală, care are două forme: cea principală este „fereastra de control al regulatorului” și cea auxiliară este „fereastra setărilor regulatorului”. Comutarea între aceste forme se face prin apăsarea butoanelor sau în zona din dreapta sus a ferestrelor.
– Prin apăsarea butonului „RAMP” (disponibil doar pe fereastra regulatorului principal pentru frigider), se deschide fereastra de setări rampă și control (vezi Fig. 2.).
– Rampa în sine este o modificare liniară a referinței de temperatură față de valoarea " Valoarea inițială" la valoarea "Valoarea finală" în timpul "Timp de tranziție";
– Fereastra de configurare și control a rampei este concepută pentru a monitoriza progresul rampei și oferă, de asemenea, operatorului capacitatea de a controla rampa;
- ÎN stare originala când rampa este inactivă, butonul „Stop” este apăsat, butoanele „Start” și „Pauză” sunt eliberate, butonul „Pauză” este inaccesibil, câmpurile „Valoare finală” și „Timp de tranziție” sunt disponibile pentru introducere, câmpul „Valoare inițială” afișează valoarea curentă a temperaturii, în câmpurile „Timp scurs” și „Timp rămas” – zero;
– Când rampa este activă, butoanele „Stop” și „Pauză” sunt eliberate, butonul „Start” este apăsat, butonul „Pauză” este disponibil, toate câmpurile nu sunt disponibile pentru introducere.
Câmpul „Valoarea inițială” afișează valoarea temperaturii de la care a început schimbarea lină a setărilor controlerului după apăsarea butonului „Start” sau pornirea sistemului de rampă.
Câmpul Valoare finală afișează valoarea de referință a controlerului care va fi setată după finalizarea rampei.
Câmpul „Timp de tranziție” afișează timpul total de rampă, câmpul „Timp scurs” afișează timpul de rampă scurs, iar câmpul „Timp rămas” afișează timpul de rampă rămas;
– După trecerea timpului „Timp de tranziție”, setarea controlerului este egală cu valoarea „Valoarea finală”, câmpurile de intrare și butoanele revin la starea inițială;
Efectuarea unei rampe de către un operator
– Sistemul are capacitatea de a efectua o rampă la comanda operatorului cu setări specificate de operator;
– Înainte de a începe rampa, operatorul introduce valorile cerute în câmpurile „Valoare finală” și „Timp de tranziție”;
– De la începutul fazei de polimerizare până la începerea primei doze suplimentare planificate de apă, operatorului în câmpul „Valoarea finală” îi este interzis să introducă o valoare mai mare decât temperatura curentă în reactor.
Dacă reactorul este în funcțiune, înainte de începerea fazei de polimerizare și din momentul începerii primei doze suplimentare programate de apă, câmpurile de introducere din setările rampei și fereastra de control nu sunt disponibile pentru intrarea operatorului, butoanele de control al rampei nu sunt disponibile pentru apăsare de către operator.
Dacă reactorul nu este în funcțiune, câmpurile de introducere din setările rampei și fereastra de control sunt disponibile pentru introducere de către operator, butoanele de control al rampei sunt disponibile pentru apăsare de către operator;
– Pentru pornirea rampei, operatorul apasă butonul „Start”, în timp ce butonul „Stop” este apăsat;
– În timpul rampei, câmpul de ieșire „Valoare inițială” afișează valoarea temperaturii de la care a început schimbarea lină a setării controlerului după apăsarea butonului „Start”;
– Dacă în timpul unei rampe trebuie să modificați parametrii acesteia (valoarea finală sau timpul de tranziție), trebuie să apăsați butonul „Pauză”. În acest caz, butonul „Start” rămâne apăsat, butonul „Stop” rămâne apăsat, iar câmpurile de introducere „Valoare finală” și „Timp de tranziție” sunt disponibile pentru introducere. Modificarea setării controlerului prin subrutina RAMP și numărarea timpului scurs în câmpul „Timp scurs” vor fi suspendate temporar;
– După ce noii parametri de rampă sunt introduși în câmpurile de intrare, operatorul apasă butonul „Pauză”, valoarea din câmpul de ieșire „Timp rămas” este recalculată automat și procesul se reia schimbare lină sarcini cu parametri noi și numărătoare inversă a timpului de rampă în câmpul „Timp scurs”;
– Se calculează noua valoare din câmpul „Timp rămas”. după cum urmează: . Dacă rampa înainte de apăsarea butonului „Pauză” a durat mai mult decât ceea ce a fost introdus în câmpul „Timp de tranziție” în timpul pauzei, atunci timpul rămas este egal cu zero, setarea controlerului este setată egală cu valoarea din „Final câmpul valoare";
– În două cazuri: prin apăsarea butonului „Start” și prin apăsarea butonului „Pauză”, sarcina pentru regulatorul principal din jachetă este setată cu un grad mai puțin decât „Valoarea finală” a rampei;
Funcționarea regulatorilor
– Toate cele patru regulatoare de reactoare au două moduri de funcționare: manual și automat. În modul manual, feedback-ul este deschis, algoritmul PID nu funcționează, operatorul și sistemul au capacitatea de a schimba acțiunea de control asupra supapei. În modul automat, feedback-ul este închis, algoritmul PID funcționează, operatorul și sistemul au capacitatea de a modifica temperatura țintă;
– Cele patru regulatoare reactoare sunt combinate în două circuite de control în cascadă, fiecare dintre ele având un regulator master și un regulator slave. Cascada este considerată închisă dacă controlerele slave și master sunt în modul automat;
– Controlerul principal nu poate fi în modul de control automat dacă slave este în modul manual. Dacă operatorul sau sistemul comută controlerul slave la modul manual, masterul va trece și în modul manual, cascada se va deschide. Dacă operatorul sau sistemul comută controlerul slave la modul automat, modul master nu se schimbă (rămâne în manual), cascada rămâne deschisă. Controlerul principal poate fi comutat în modul automat numai dacă slave este în modul automat;
– Când regulatorul principal este pornit în modul automat, închiderea fără șocuri a cascadei este asigurată prin presetarea acțiunii de control a regulatorului principal egal cu sarcina regulatorului slave.
Este utilizat pe obiecte complexe atunci când parametrul de ieșire j este afectat de mai multe perturbații care nu pot fi măsurate. În acest caz, este selectat un obiect cu un parametru intermediar j 1 care poate fi măsurat, iar reglarea obiectului se bazează pe acesta. Primim prima buclă de control. Acest controler nu ia în considerare unele dintre perturbațiile care acționează asupra unui obiect complex care afectează parametrul de ieșire j. Folosind parametrul j, se construiește a doua buclă de control. Regulatorul celui de-al doilea circuit controlează funcționarea regulatorului primului circuit, schimbându-și sarcina în așa fel încât funcționarea sa compenseze influența perturbațiilor asupra parametrului de ieșire j. Acesta este sensul reglării în cascadă (cascadele de reglare 1 și 2).
Orez. 5.18. Diagrama sistemului de control al nivelului apei din tamburul cazanului:
N b – nivelul apei în tamburul cazanului; D pp – consumul de abur supraîncălzit (l); W c – consumul de apă de alimentare (m vol); ZD– setează indicatorul (setează valoarea nivelului N b,0); WEC – economizor de apă; PP – supraîncălzitor
Să luăm în considerare acest lucru în diagrama de control a unui obiect complex, constând dintr-o conexiune secvențială a trei obiecte cu perturbații (Fig. 5.19).
Regulatorul parametrului intermediar j 1 caută să-l mențină constant și egal cu j 1,0. Aceasta este prima cascadă de reglementări.
Acest controler ia în considerare doar perturbația l 1. Perturbațiile l 2 și l 3 vor afecta parametrul de ieșire j. Regulatorul j (a doua cascadă de control) va menține parametrul j constant j 0 datorită faptului că prin sarcina variabilă ( ZPZ) va schimba sarcina la primul circuit cu suma ±Dj 1 . După ce a primit această adăugare a unei sarcini, controlerul j1 va modifica parametrul j1 astfel încât să compenseze influența perturbațiilor l2 și l3 asupra parametrului de ieșire j. Regulator j (etapa a 2-a) ca și cum ar fi corectat funcționarea primului regulator (conform j 1), așa că numit regulator corectiv (CR).
Orez. 5.19. Schema de control în cascadă:
ZD– maestru; ZPZ– generator de referință variabilă; KR – regulator corector
Un exemplu de control în cascadă este distribuția sarcinii termice între mai multe cazane care funcționează pe o conductă comună de abur (Fig. 5.20).
Orez. 5.20. Reglarea încărcăturii termice a cazanelor care funcționează pe o conductă comună de abur: RSZ – multiplicator de semnal set; GKR – regulator corectiv principal
Două cazane furnizează abur la magistrala de abur cu debite D k1 și D k2. Aburul curge de la magistrala de abur la turbine T 1 ; T 2 și T 3 cu cheltuieli D T1; D T2 și D T3. Dacă există un echilibru între fluxurile de abur de intrare de la cazane și care părăsesc conducta principală către turbine, atunci presiunea aburului în conducta principală r nu mă voi schimba ( r m,0).
Dacă turbinele încep să consume mai mult sau mai puțin abur, atunci echilibrul fluxului de abur în conducta principală și fluxul acestuia din conducta principală este întrerupt și presiunea r m trebuie reglementat. Obiectele intermediare din acest sistem sunt cazanele LA 1 și LA 2 și parametrii intermediari – sarcini termice cazane D q 1 și D q2. Pe baza acestora, este construit un regulator de sarcină termică ( RTN), care controlează alimentarea cu combustibil (gaz). Aceasta este prima cascadă de reglementare.
Regulatoarele mențin sarcinile termice constante D q 1.0 și D q 2.0, și astfel consumul de abur D k1 și D k2. Dacă presiunea din linie r m începe să se schimbe (parametrul j), intră în funcțiune regulatorul de presiune r m (aceasta este a 2-a cascadă), care, în funcție de abaterea presiunii ±D r m =( r m - r m,0) generează un semnal la ieșire și prin multiplicatorul semnalului de referință ( RSZ) controlează funcționarea regulatoarelor de sarcină termică a cazanului ( RTN), schimbând sarcina cu valoarea ±D D q. În conformitate cu acest semnal, regulatoarele PTH modifică alimentarea cu combustibil a cazanelor și, prin urmare, producerea debitului de abur. D k1 și D k2 astfel încât să se restabilească presiunea în linie r m.
În cazul în care aceste metode de reglementare nu prevăd rezultatele dorite, mergeți la limitarea perturbațiilor l.