Основы технологии систем с замкнутым контуром управления

Управляющее воздействие в замкнутой системе формируется в большинстве случаев в зависимости от величины и знака отклонения истинного значения управляемой величины от ее заданного значения:

y(t) = Ay [ε (t) ] ,

где ε (t) = xз(t) - x (t) – сигнал ошибки (сигнал рассогласования).

Замкнутую систему называют часто системой управления по отклонению.

В замкнутой системе контролируется непосредственно управляемая величина и тем самым при выработке управляющего воздействия учитывается действие всех возмущений, влияющих на управляемую величину. В этом заключается преимущество замкнутых систем.

Но из-за наличия замкнутой цепи воздействий в этих системах могут возникать колебания, которые в некоторых случаях делают систему неработоспособной. Кроме того, сам принцип действия замкнутых систем (принцип управления по отклонению) допускает нежелательные изменения управляемой величины: вначале возмущение должно проявиться на выходе, система “почувствует” отклонение и лишь потом выработает управляющее воздействие, направленное на устранение этого отклонения. Такая “медлительность” снижает эффективность управления. Несмотря на наличие определенных недостатков, этот принцип управления широко применяется при создании АСУ.

В зависимости от характера изменения задающего воздействия во времени АСУ разделяют на три класса:

• стабилизирующие;
• программные;
• следящие.

Стабилизирующая АСУ – система, алгоритм функционирования которой содержит предписание поддерживать значение управляемой величины постоянным:

x(t) ≈ x_з = const.

Знак ≈ означает, что управляемая величина поддерживается на заданном уровне с некоторой ошибкой. Стабилизирующие АСУ самые распространенные в промышленной автоматике. Их применяют для стабилизации различных физических величин, характеризующих состояние технологических объектов.

Программная АСУ – система, алгоритм функционирования которой содержит предписание изменять управляемую величину в соответствии с заранее заданной функцией времени:

x(t) ≈ x_з(t) = f_п(t).

Примером программной АСУ является система управления активной мощностью нагрузки синхронного генератора на электрической станции в течение суток. Управляемой величиной в системе служит активная мощность нагрузки Р генератора. Закон изменения задания активной мощности Рз (задающего воздействия) определен как функция времени t в течение суток.

Следящая АСУ – система, алгоритм функционирования которой содержит предписание изменять управляемую величину в соответствии с заранее неизвестной функцией времени:

x(t) ≈ x_з(t) = fс(t).

Примером следящей АСУ является система управления активной мощностью нагрузки синхронного генератора на электрической станции в течение суток. Управляемой величиной в системе служит активная мощность нагрузки Р генератора. Закон изменения задания активной мощности Рз (задающего воздействия) определяется, например, диспетчером энергосистемы и имеет неопределенный характер в течение суток.

В стабилизирующих, программных и следящих АСУ цель управления заключается в обеспечении равенства или близости управляемой величины x(t) к ее заданному значению x_з(t). Такое управление, осуществляемое с целью поддержания x(t) ≈ x_з(t) называется регулированием.

Управляющее устройство, осуществляющее регулирование, называется регулятором, а сама система – системой регулирования.

Чтобы отличить систему с замкнутым контуром управления, необходимо

• Анализировать замкнутый контур
• Понимать связь составляющих компонентов
• Установить контроллер
• Оценить динамический ответ системы

2 Что такое технология систем с замкнутым контуром?

Переменные процесса, такие как температура, давление, расход часто используются при дизайне таких систем и их установленное значение не должно меняться, если возникают внешние возмущения. Эти задачи выполняет контроллер (PLC) в замкнутом контуре. Система управления должна справляться со всеми проблемами, возникающими при соединении в систему отдельных элементов.

Управляемая величина (PV) измеряется первой, преобразуется в электрический сигнал, подаваемый в PLC, для управления этой величиной. Эта (PV) затем сравнивается с желаемой величиной (SP), если эта уставка – постоянна, или с желаемым изменением этой величины, например, по известной кривой изменения (SP).

Результат этого сравнения определяет действие, которое необходимо сделать, т.е. определить (CO) – выход PLC. В системе должно быть выбрано место (точка), где управляемая величина может быть изменена, например, исполнительный механизм нагревательного элемента., вентиль насоса.

Технология систем с замкнутым контуром управления – «generic», т. к. должна быть применена к различным технологиям. Описание систем часто выполняются с помощью математики. В этой главе – минимально математики, эксперимент.

Дата добавления: 2014-01-03