Лекция 4. Виды автоматических систем регулирования и их свойства

ВВЕДЕНИЕ.

Если задача управления – стабилизация выходных показателей, то процесс управления называют регулированием, объект управления – объектом регулирования, управляющие устройства – автоматическими регуляторами, а системы автоматического управления – системами автоматического регулирования.

1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОСОБЕННОСТИ ОБЪЕКТОВ РЕГУЛИРОВАНИЯ И УПРАВЛЕНИЯ

Объект регулирования является главным звеном системы; его свойства (статические и динамические характеристики) влияют на характер регулирования. В пищевой промышленности объектами регулирования являются автоклавы для стерилизации продукта, вакуум-сушильные установки, хлебопекарные печи, бродильные резервуары для шампанского, шестичанная жаровня экстракционной установки и т. д. Объекты регулирования подразделяются на объекты с сосредоточенными и распределенными параметрами.

Объектами с сосредоточенными параметрами называются такие, в которых регулируемая величина в состоянии равновесия объекта имеет везде одинаковые значения. Примерами таких объектов в пищевой промышленности могут служить автоклавы и колонны для гидрогенизации, где регулируемым параметром служит температура, шнековая камера, где регулируемой величиной является давление теста в камере. Динамические свойства объектов регулирования с сосредоточенными параметрами описываются обыкновенными дифференциальными уравнениями с постоянными коэффициентами.

Объектами с распределенными параметрами называются такие, в которых регулируемая величина в равновесном и переходном режимах имеет неодинаковые значения в различных точках объекта. Примерами таких объектов могут служить трубопроводы, по которым перекачивают жидкость или подают различные сыпучие материалы при помощи воздуха (пневматическая транспортировка муки на хлебозаводах). Динамические свойства таких объектов описываются дифференциальными уравнениями в частных производных.

В технологических процессах пищевой промышленности большое число объектов регулирования представляют собой сложные объекты, которые нельзя описать дифференциальными уравнениями первого или второго порядка. Динамические свойства таких объектов описываются дифференциальными уравнениями выше второго порядка. Кроме того, при работе большинства объектов приходится регулировать не один, а несколько технологических параметров. Например, автоклав гидрогенизации является объектом регулирования одновременно температуры продукта и давления в аппарате; в сушильных установках пищевых производств регулируются температура и относительная влажность; при производстве шампанского необходимо изменять давление в резервуаре по заданной программе и регулировать температуру вина.

Часто объекты регулирования могут иметь различное число входных и выходных величин. Так, объект регулирования «топка хлебопекарной печи» имеет три входные величины: количество топлива, подаваемого в нее за единицу времени, количество газов рециркуляции, поступающих в топку за единицу времени, температура газов рециркуляции, и одну выходную величину - температуру дымовых газов.

Большинство промышленных автоматических систем регулирования являются системами стабилизации, т. е. основаны на принципе отклонения, поэтому на их работу не влияет число входных воздействий, так как все они компенсируются одним регулирующим воздействием. В тех объектах, в которых регулированию подлежат не одна, а несколько выходных величин, возможно построение автоматических систем регулирования отдельно для каждого из регулируемых параметров. Высокое качество регулирования будет обеспечиваться в случае, если между регулируемыми параметрами объекта отсутствуют внутренние связи. Примером такого объекта может служить аппарат, в котором регулируются уровень жидкости и давление.

Если в объекте имеются связи между отдельными регулируемыми параметрами, например концентрацией раствора и его температурой, количеством вещества и его плотностью и др., а регуляторы будут управлять отдельно каждым из взаимосвязанных параметров, то такая система приведет к ухудшению качества регулирования. В этих случаях необходимо применять системы связанного регулирования, которые позволяют поддерживать на заданном уровне связанные между собой параметры путем воздействия на один из регулируемых параметров.

Дата добавления: 2014-01-15