АСР с дополнительным импульсом по производной.

Такие системы обычно применяют при автоматизации объектов, в которых регулируемый технологический параметр (например, температура или состав) распределен по пространственной координате (как в аппаратах колонного или трубчатого типа). Особенность таких объектов состоит в том, что основной регулируемой координатой является технологический параметр на выходе из аппарата, возмущения распределены по длине аппарата, а регулирующее воздействие подается на его вход. При этом одноконтурные замкнутые АСР не обеспечивают должного качества переходных процессов вследствие большой инерционности канала регулирования.

Подача на вход регулятора дополнительного импульса из промежуточной точки аппарата дает опережающий сигнал, и регулятор включается в работу прежде, чем выходная координата отклонится от заданного значения.

Для того чтобы обеспечить регулирование без статической ошибки, необходимо, чтобы в установившихся режимах дополнительный импульс исчезал. С этой целью вспомогательную координату пропускают через реальное дифференцирующее звено. Эффективность введения дополнительного импульса зависит от точки его отбора. Выбор последней определяется в каждом конкретном случае динамическими свойствами объекта и условиями его работы. Так, измерение у₁ в начале аппарата равносильно дополнительному импульсу по возмущению, которое поступает по каналу регулирования. При этом дифференцирующее устройство играет роль динамического компенсатора возмущения. Измерение у₁ на выходе объекта (у’₁=у) равносильно введению производной от основной координаты. Для каждого объекта можно выбрать оптимальное место отбора дополнительного импульса, при котором качество регулирования оказывается наилучшим.

 

Структурные схемы АСР с дополнительным импульсом по производной из промежуточной точки: а – исходная схема; б – преобразованная к схеме каскадной АСР

Расчет подобных систем регулирования аналогичен расчету каскадных АСР после соответствующих преобразований. В приведенной каскадной АСР на рис. б роль внешнего регулятора играет звено с передаточной функцией , а внутреннего – последовательно соединенные регулятор и дифференциатор, так что передаточные функции для приведенных регуляторов соответственно равны:

 

где

16) Взаимосвязанные системы регулирования

Объекты с несколькими входами и выходами, взаимно связанными между собой, называют многосвязными объектами (рис. 1.30, а). При отсутствии перекрестных связей, когда каждый вход влияет лишь на один выход, многосвязные объекты распадаются на односвязные (рис. 1.30, б). Однако подавляющее большинство химико-технологических процессов является сложными многосвязными объектами, а их системы регулирования оказываются взаимосвязанными.

Динамика многосвязных объектов описывается системой дифференциальных уравнений, а в преобразованном по Лапласу виде – матрицей передаточных функций

 

Рис. 1.30. Схемы объектов с несколькими входами и выходами:

а – со взаимосвязанными коодинатами; б – односвязные объекты

Для односвязных объектов и матрица (1.35) превращается в диагональную.

Существует два различных подхода к автоматизации многосвязных объектов: несвязанное регулирование отдельных координат с помощью одноконтурных АСР; связанное регулирование с применением многоконтурных систем, в которых внутренние перекрестные связи объекта компенсируются внешними динамическими связями между отдельными контурами регулирования.

Каждый из этих методов обладает своими преимуществами и недостатками.

При несвязанном регулировании, если учитывают только основные каналы регулирования, расчет и наладку регуляторов проводят как для одноконтурных АСР. Этот метод можно применять в тех случаях, когда влияние перекрестных связей намного слабее, чем основных. При сильных перекрестных связях фактический запас устойчивости системы регулирования может оказаться ниже расчетного. Это приводит, к низкому качеству регулирования, а в худшем случае – к потере устойчивости вследствие взаимного влияния контуров регулирования.

 

Рис. 1.31. Схема объекта с двумя взаимосвязанными координатами

Рис. 1.32. Структурная схема несвязанного регулирования объекта со взаимосвязанными координатами

Чтобы предотвратить возможность взаимного раскачивания, одноконтурные АСР следует рассчитывать с учетом внутренних связей и других контуров регулирования. Это существенно усложняет расчет системы, но гарантирует заданное качество регулирования в реальной системе. Связанные системы регулирования включают кроме основных регуляторов дополнительные динамические компенсаторы.