Принцип ШИМ-регулирования для управления нагревательными элементами. Основные характеристики. Понятие скважности

Расчет компенсатора (реального и идеального).

Принцип инвариантности и ковариантности (общий и частный).

Принцип инвариантности: отклонение выходной координаты y(t) системы регулирования от заданного значения под действием возмущающего воздействия d(t) должно быть тождественно равно нулю при любых возмущающих воздействиях:

е(t)=0.

стр. 29.

Позиционное регулирование. При использовании двухпозиционного метода регулирования температуры нагреватель может быть либо включен на полную мощность, либо выключен. Коммутация нагрузки производится, как правило, электромагнитным пускателем. Частота включения/выключения магнитных пускателей определяется инерционными свойствами системы и заданным значением гистерезиса. При настройке системы следует обратить внимание, что высокая частота включений значительно сокращает ресурс пускателей.

Широтно-импульсный метод регулирования мощности. В ПИД-регуляторе принципиальным моментом является плавное изменение мощности нагревателя. Однако, учитывая, что большинство реальных объектов (печи, котлы, пресса) имеют высокую тепловую инерцию, можно говорить не о математически плавном изменении мощности нагревателя, а об изменении средней по величине мощности. Средняя по времени мощность нагревателя может задаваться путем изменения продолжительности его включения (широтно-импульсный метод -ШИМ). Если нагреватель включен постоянно, это соответствует 100% мощности, если он 50 секунд включен и 50 секунд выключен - 50% мощности, 10 секунд из 100-секундного периода включен - 10% мощности. В приведенном примере интервал 100 секунд является периодом ШИМ. Величина периода ШИМ в приборах Термодат может быть задана пользователем при настройке регулятора в третьем уровне режима настройки в диапазоне от 10 до 200 секунд. При больших периодах (200 секунд) ШИМ может быть реализован с помощью электромагнитных пускателей. При этом пускатель будет срабатывать один раз за 200 секунд. То есть даже при использовании пускателей можно реализовать ПИД регулирование и достичь высокой точности регулирования температуры. Широтно-импульсный метод очень удобен и широко распространен. Этот метод дает возможность достичь высокой точности регулирования при наименьших затратах. Недостатком ШИМ управления мощностью является то, что он пригоден только для инерционных объектов, собственные времена нагрева и остывания таких объектов должны быть больше периода ШИМ. Кроме того, при эксплуатации промышленных электропечей, как правило, следует различать характерные времена самой печи и характерные времена электронагревателей - ТЭНов. Если характерное время печей - минуты и десятки минут, то для нагревательных элементов - секунды. Так, например, с точки зрения качества регулирования, ШИМ с периодом 100 секунд вполне приемлем для регулирования температуры в большой сушильной печи. Однако для воздушных ТЭНов, установленных в этой печи такой режим вреден, за время однократного включения нагревательные элементы каждый раз будут нагреваться до своей предельной температуры, что существенно сказывается на их ресурсе.

Скважность — один из классификационных признаков импульсных систем, определяющий отношение его периода следования (повторения) к длительности импульса. Величина, обратная скважности называется коэффициентом заполнения.

Дата добавления: 2015-04-24